伦兹力在现代科技中的应用.pdfVIP

洛伦兹力在现代科技中的应用 一．速度选择器原理 其功能是选择某种速度的带电粒子 1．结构：如图所示 （1）平行金属板M、N，将M 接电源正极，N 板接电源负极，M、N 间形成匀强电场， 设场强为E； （2）在两板之间的空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，设磁感应强度为B； （3）在极板两端加垂直极板的档板，档板中心开孔S 、S ，孔S 、S 水平正对。 1 2 1 2 2．原理 设一束质量、电性、带电量、速度均不同的粒子束 （重力不计），从S 孔垂直磁场和电场 1 方向进入两板间，当带电粒子进入电场和磁场共存空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作 用 E F电 Eq,F洛 Bq 若F电 F洛 Eq Bq v0 。 B E 当粒子的速度v 时，粒子匀速运动，不发生偏转，可以从S 孔飞出。由此可见，尽管 0 2 B 有一束速度不同的粒子从S 孔进入，但能从S 孔飞出的粒子只有一种速度，而与粒子的 1 2 质量、电性、电量无关 3 粒子匀速通过速度选择器的条件——带电粒子从小孔S 水平射入， 匀速通过叠加场， 1 E 并从小孔S 水平射出，电场力与洛仑兹力平衡， 即Eq Bq ;即v ; 当粒子进入速度 2 0 B E 选择器时速度v  ， 粒子将因侧移而不能通过选择器。 如图，设在电场方向侧移d 0 B 后粒子速度为v， E 当v  时: 粒子向f 方向侧移 F 做负功 0 B 1 2 1 2 ——粒子动能减少， 电势能增加， 有 mv0 qEd  mv 2 2 E 当v  时:粒子向F 方向侧移，F 做正功—— 0 B 粒子动能增加， 电势能减少， 有1 2 1 2 ; mv  qEd mv 0 2 2 A 二．质谱仪 主要用于分析同位素， 测定其质量， 荷质比和含量比，