談回旋加速器中帶電粒子在磁場中運動軌跡的間距問題

張波

(江蘇省口岸中學 江蘇 泰州 225321)

我們都知道回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，帶電粒子在兩個D型盒間的交變電場中做加速運動，在D型盒中的勻強磁場中做勻速圓周運動，各種教材都給出了帶電粒子在回旋加速器中運動的圖示.筆者研究了各種教材中所畫的圖示(圖1).發現同樣是帶電粒子在回旋加速器中運動，但是畫的軌跡卻有所不同.對比發現有兩種畫法，圖1(a)和圖1(b)畫法一樣[1～2]，另外圖1(c)和圖1(d)畫法一樣[3～4].

圖1

從圖1中可以看出它們的運動軌跡大致是一樣的，不同的只是相鄰運動軌跡間距不同，圖1(a)和(b)中呈現的間距越來越小，而圖1(c)和(d)中呈現的間距是均勻的.到底是哪種圖合理呢？筆者以為圖1(a)和(b)合理，推證如下.

加速n+1次獲得的動能為

在磁場中軌跡半徑為

圖2

由圖2可以看出相鄰軌跡之間的距離為

由上式可知當n越來越大時，Δr越來越小．根據以上分析可知圖1(a)和(b)是合理的，圖1(c)和(d)需要修改.因為教材是學生學習科學文化知識的重要資料，也是大量學生獲取知識的重要載體，是教師傳授知識的主要依據，以免給學生傳授錯誤的知識．以上是個人見解，不足之處請各位專家、同行斧正．

參考文獻

1 物理課程教材研究開發中心.高中物理第二冊(必修加選修).北京：人民教育出版社，2005.183

2 束炳如，何潤偉.課程標準教科書物理3-1.上海：上海科技教育出版社，2006.122

3 陳熙謀，等.課程標準教科書物理選修3-1.北京：教育科學出版社，2006.101

4 人民教育出版社物理室.課程標準教科書物理選修3-1.北京：人民教育出版社，2008.101