文档介绍：回 旋 加 速 器
D
V=？
U
B
讨论：要使一个小金属球获得较大的速度，怎么办？
①如图15-21，根据动能定理：
mgH=
所以H越大，速回 旋 加 速 器
D
V=？
U
B
讨论：要使一个小金属球获得较大的速度，怎么办？
①如图15-21，根据动能定理：
mgH=
所以H越大，速度也就越大。
②如图15-22，根据动能定理：FS=mv2/2,所以作用在小球上的力越大，作用的位移越长，速度也就越大。
问题1：如何使一个带电的微粒获得速度（能量）？
利用加速电场给带电粒子加速如图15-23.
由动能定理
问题2：如何使一个带点的微粒获得很大的速度（能量）？
；
，即 一定，要使带
电粒子获得的能量增大，可采取什么方法？
，能不能使带电粒子达到所需要的能量？
（不能）怎么办？
采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。
分析：方法可行，但所占用空间范围大，能不能在较小的范围内实现多级加速呢？
但采用上图进行多级加速，真的可行吗？你们发现什么问题了吗？如果发现了，有没有改进措施？
加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器
直线加速器占地太大，能不能让它小一点
？
刚才讨论的直线加速器．这类加速器固然有其优点，但它的设备成一条直线，占地面积大，造价贵，我们自然会想：能否设计一种加速器，使带电粒子在较小范围内也能得到较高的能量呢？
有的同学想到了加磁场使粒子旋转，加电场使粒子加速，这个想法很好。如果让它们巧妙配合，使边旋转边加速就好了。
一、直线加速器
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．
（二）.回旋加速器
组成:
①两个D形盒
②大型电磁铁
③高频交流电源
电场作用：
用来加速带电粒子
磁场作用：
用来使粒子回旋从而能被反复加速
它的核心结构是两个D形的金属盒，两个D形盒接在电极上。D形盒中间有一个窄缝，中心附近
有一个粒子源。整
个装置放在巨大的
电磁铁的两极之间。
加速后的粒子最后
由特殊装置引出。
动画
D
V=？
U
B
V0
V1
V2
V3
V4
V5
1、粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗？
（不会。因为T＝2лm/qB）
2、要使粒子每次经过电场都被加速，应在电极上加一个什么电压？
这个交变电场的周期和粒子在磁场中运动的周期有什么关系？
应加一个交变电场，T0 ＝T＝2лm/qB
工作原理：
①磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛伦磁力作用下做匀速圆周运动，其中周期和角速率与半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间（半个周期）后，平行于电场方向进入电场中加速。
②电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的。
③交变电压：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个与圆周运动周期相同的交变电压。
提问：
①在加速区有没有磁场？对带电粒子加速有没有影响？
没有影响
②粒子所能获得的最大速度与什么因素有关？
可见，带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关
思考：为什么回旋加速器不能无限提高粒子的能量？
答：据相对论理论知识，粒子速度被加速到接近光速，质量明显增强，周期T＝2лm/qB也增加，破坏了回旋加速器的同步条件。
小结：
回旋加速器利用两D形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用D形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关，与U无关．
交变电压的周期
粒子获得最大速度
粒子获得最大动能
与加速电压无关！
三、加速器的拓展
1、现在我国已把建设高能加速器的任务作为国 家的重点项目，已取得了一定的成就如1989年投入运行的北京正负电子对撞机可以使电子束的能量达到很高的 能量要求。
2、 加速器在科学研究，医用，农业，生产，军事
等各个领域有广泛的应用
警示：对回旋加速器要切记以下三点：
①加速电场的周期必须等于回旋周期．
③粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒半径．
③在粒子质量、电量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与加速的半径R和磁感应强度