4. 示波器与回旋加速器

示波器:
示波器是一种用于显示和分析电子信号波形的电子设备。它通过电子束在真空管中受电场或磁场偏转来产生信号的可视化表示。

回旋加速器:
回旋加速器是一种粒子加速器，利用恒定的磁场和高频交变电场组合来加速带电粒子，使其获得高能量。粒子在磁场的作用下沿着螺旋路径运动，每次通过电场时都获得能量。

回旋加速器的工作原理:
- 带电粒子从中心注入回旋加速器。
- 垂直的磁场迫使粒子沿圆形路径运动。
- 两个“D”形电极之间的交变电场在粒子每次通过电极间隙时加速粒子。
- 随着粒子获得能量，其路径半径增加，直到粒子达到所需的能量并被提取出来。

例题:
计算在磁场强度为 1 T、D 型电极半径为 0.5 m 的回旋加速器中加速的质子的最大能量。

解答:
质子的动能 K 由以下公式给出:
K = (q² × B² × r²) / (2m)
其中:
- q 是质子的电荷,
- B 是磁场强度,
- r 是 D 型电极的半径,
- m 是质子的质量。

代入数值:
K = [(1.6 × 10^-19)² × (1)² × (0.5)²] / [2 × 1.67 × 10^-27]
K = (6.4 × 10^-38) / (3.34 × 10^-27) = 1.92 × 10^-11 J
因此，质子的最大能量为 1.92 × 10^-11 J，或约 120 MeV（使用 1 MeV = 1.6 × 10^-13 J）。