谈回旋加速器中带电粒子在磁场中运动轨迹的间距问题
2011-01-24张波
物理通报 2011年7期
张波
(江苏省口岸中学 江苏 泰州 225321)
我们都知道回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,带电粒子在两个D型盒间的交变电场中做加速运动,在D型盒中的匀强磁场中做匀速圆周运动,各种教材都给出了带电粒子在回旋加速器中运动的图示.笔者研究了各种教材中所画的图示(图1).发现同样是带电粒子在回旋加速器中运动,但是画的轨迹却有所不同.对比发现有两种画法,图1(a)和图1(b)画法一样[1~2],另外图1(c)和图1(d)画法一样[3~4].
图1
从图1中可以看出它们的运动轨迹大致是一样的,不同的只是相邻运动轨迹间距不同,图1(a)和(b)中呈现的间距越来越小,而图1(c)和(d)中呈现的间距是均匀的.到底是哪种图合理呢?笔者以为图1(a)和(b)合理,推证如下.
加速n+1次获得的动能为
在磁场中轨迹半径为
图2
由图2可以看出相邻轨迹之间的距离为
由上式可知当n越来越大时,Δr越来越小.根据以上分析可知图1(a)和(b)是合理的,图1(c)和(d)需要修改.因为教材是学生学习科学文化知识的重要资料,也是大量学生获取知识的重要载体,是教师传授知识的主要依据,以免给学生传授错误的知识.以上是个人见解,不足之处请各位专家、同行斧正.
参考文献
1 物理课程教材研究开发中心.高中物理第二册(必修加选修).北京:人民教育出版社,2005.183
2 束炳如,何润伟.课程标准教科书物理3-1.上海:上海科技教育出版社,2006.122
3 陈熙谋,等.课程标准教科书物理选修3-1.北京:教育科学出版社,2006.101
4 人民教育出版社物理室.课程标准教科书物理选修3-1.北京:人民教育出版社,2008.101