回旋加速器是怎样加速粒子的?

Question

如题所述

Answer 1

带电粒子在回旋加速器中通过电场时受到电场力的作用而加速。随后，粒子进入磁场，在洛仑兹力的影响下改变运动方向，转过180度。粒子再次进入电场，此时电场方向已发生改变，导致带电粒子得到再次加速。这样的循环过程不断进行，从而实现对粒子的持续加速。
在理论上，假设带电粒子从D形盒子的中心开始，即初速度为零。经过电场的加速，根据动能定理，粒子获得的动能与电场中电荷量和粒子的速度平方成正比。粒子以一定的速度在D形盒子中做匀速圆周运动。由于电场的周期与匀速圆周运动的周期相等，当粒子离开D形盒子时，电场方向会改变，从而再次对粒子加速。此时，粒子的速度变为原来的平方，这是第二次加速。通过计算，可以得出加速次数n。
每次粒子离开D形盒子时，电场方向都会改变，为粒子提供额外的加速。粒子以增加的速度进入下一个D形盒子，这个过程一直持续到粒子的运动半径r达到D形盒子的半径R。在此过程中，r是粒子的匀速圆周运动半径，R是D形盒子的半径。
参考资料（2016江苏）描述了回旋加速器的工作原理，其中的图示显示了置于真空中的D形盒子...（此处内容可能缺失）。17教育网于2017年12月20日引用。