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磁聚焦面积(磁聚焦面积问题)

来源:www.xuniwu.cn   时间:2022-12-25 06:47   点击:138  编辑:admin   手机版

1. 磁聚焦面积问题

对的是这样。

因为凸透镜镜片面积越大,通过透镜的光能越多,把它们聚焦后,能量密度越高,所以生火越快。

这与太阳灶的原理一样,太阳灶的反射面积大,能反射聚焦的阳光越多。

2. 电聚焦和磁聚焦的条件

分解初速度,沿磁场方向的速度vcosθ,几乎相同,因为cosθ接近1,此方向做匀速直线运动.垂直磁场方向的速度vsinθ,此方向做匀速圆周运动,周期均相同,由2πm/qB决定.一周期后水平向前运动的距离几乎相同,垂直方向均回到出发点,形成聚焦现象.

3. 平面磁聚焦

聚焦与发散,我们最早听到这个词语是初中里面光学里面的透镜,光的聚焦与发散

我们这里沿用这个词语用到磁场里面

一组平行的带电粒子射入圆形磁场,最终带电粒子汇聚一点这是磁聚焦

反之,也是磁发散

4. 磁发散与磁聚焦条件

平行射入的粒子束依靠磁场作用会聚于一点的现象称为“磁聚焦”;粒子束由磁场中某一点发散射出,在磁场的作用下,最后都平行飞出磁场,称为“磁发散”。

不管是磁聚焦还是磁发散,其磁场均为一个以R为半径的圆。

5. 磁聚焦半径

磁聚焦的原理:

  如果一个带电粒子进入匀强磁场时,其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ,则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用,垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小,却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变,其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成,为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时,螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为

  R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) (9-14a)

  粒子每转一周前进的距离称为螺距,用符号表示,则

  h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) (9-14b)

  上式中的T是粒子转过一周所需的时间,称为回转周期。

  在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子,当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时,这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后,他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中,更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜,称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。

6. 磁聚焦半径必须相等

加上磁场后磁聚焦时偏转板到荧光屏间是一个螺距。

励磁电流增加,螺线管里的磁感应强度也相应增加,电子聚焦的螺距将减小,当螺距减小到电子最初的汇聚点与荧光屏的距离相等时,在荧光屏上的光斑会汇聚成一个很小的点,这时就是电子的第一次聚焦。

接着继续加大励磁电流,光斑又会散开,当螺距减小到电子最初的汇聚点与荧光屏的距离的一半时,电子再次在荧光屏上聚焦,也即是第二次出现小点时是第二次聚焦。

同理,第三次出现小点时是第三次聚焦。所以第一次聚焦时偏转板到荧光屏间是一个螺距,之后聚焦螺距会越来越小,不会更多。

一束发散角不大的带电粒子束,当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时,它们有相同的螺距。

经过一个周期它们将重新会聚在另一点,这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似,因此叫磁聚焦。带电粒子在磁场中的螺线运动被广泛应用于“磁聚焦”技术,从电子枪射出的电子以各种不同的初速度进入近似均匀的恒定磁场B中,电子枪的构造保证各电子初速v的大小近似相等,v与B的夹角足够小,以致每个电子都做螺线运动。

于是虽然开始时各电子分道扬镳,但各自转了一圈后竟又彼此相会,从而得到使电子束聚焦的目的。磁聚焦在许多电真空系统(如电子显微镜)中得到广泛应用,实际中用得更多的是短线圈内非均匀磁场的磁聚焦。

7. 磁聚焦问题和问题处理

带电粒子在圆心匀强磁场中的磁聚焦与磁发散的特点。通过动画模拟带电粒子运动轨迹,通过几何验证粒子射出磁场时方向,分析不同方向射入带电粒子,总结磁发散模型;再根据粒子运动的可逆原理,总结磁聚焦模型,最后习题巩固。

8. 磁聚焦最小面积

一、质子的荷质比为9.578309×107C/kg,一般计算中取1×108C/kg.

二、荷质比又称比荷、比电荷,是一个带电粒子所带电荷与其质量之比,其单位为C/kg。

计算时,粒子无论带何种电荷,应一律代入正值计算。电子电荷e和电子静止质量 m的比值e/m(电子比荷)为电子基本常量之一,可通过磁聚焦法、磁控管法、汤姆孙法及双电容法等进行测定。现代精确测量电子比荷的值为1.75881962×1011C/kg,质子比荷的值为9.578309×107C/kg,一般计算中取1×108C/kg.

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