一、质谱仪原理分析1、质谱仪:是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、工作原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子质量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类第31页，共55页，星期日，2025年，2月5日质谱仪的两种装置⑴带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,则有：NUOMB可得⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有：MB2EB1NqE=qvB1可得：均可测定荷质比第32页，共55页，星期日，2025年，2月5日1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加。二.加速器直线加速器+U+++第33页，共55页，星期日，2025年，2月5日2．直线加速器（多级加速）如图所示是多级加速装置的原理图：二.加速器直线加速器第34页，共55页，星期日，2025年，2月5日～直线加速器粒子在每个加速电场中的运动时间相等，因为交变电压的变化周期相同第35页，共55页，星期日，2025年，2月5日斯坦福大学的加速器多级直线加速器有什么缺点？第36页，共55页，星期日，2025年，2月5日直线加速器利用加速电场对带电粒子做正功,使带电的粒子动能增加，即qU=ΔEk②直线加速器的多级加速：教材图3.6-5所示的是多级加速装置的原理图，由动能定理可知，带电粒子经n级的电场加速后增加的动能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。P1图3.6-5多级加速器P2P3P4P5P6一级二级三级n级…①加速原理：第37页，共55页，星期日，2025年，2月5日回旋加速器第38页，共55页，星期日，2025年，2月5日1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖．第39页，共55页，星期日，2025年，2月5日第40页，共55页，星期日，2025年，2月5日回旋加速器第41页，共55页，星期日，2025年，2月5日回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~第42页，共55页，星期日，2025年，2月5日关于带电粒子在匀强磁场中运动(2)第1页，共55页，星期日，2025年，2月5日猜想与假设V-F洛????????????????V-F洛V-F洛V-F洛可能是圆周运动！第2页，共55页，星期日，2025年，2月5日亥姆霍兹线圈电子枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡洛伦兹力演示器实验：②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场①加速电场：作用是改变电子束出射的速度第3页，共55页，星期日，2025年，2月5日判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向：匀速直线运动FF=0一、带电粒子在无界匀强磁场中的运动（重力不计）匀速圆周运动粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于90度）轨迹为螺线第4页，共55页，星期日，2025年，2月5日+第5页，共55页，星期日，2025年，2月5日1、带电粒子运动轨迹的半径匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？思路:带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。可见r与速度V、磁感应强度B、粒子的比荷有关第6页，共55页，星期日，2025年，2月5日-e2v................B例、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？v-e第7页，共55页，星期日，2025年，2月5日2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关第8页，共55页，星期日，2025年，2月5日例1．一个带负电粒子（质量为m，带电量为q），以速率v在磁感应强度为B的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大