带电粒子在速度选择器中的运动

人教版普通高中《物理·选修3-1》第98页"问题与练习"中的第3题,是一道带电粒子在速度选择器中运动的问题.本文提出若带电粒子不是速度选择器所选择的速度时,带电粒子做什么样的运动?并就此问题做出了分析,利用几何画板软件画出图像做了验证,提出改进速度选择器精度的意见.     

利用虚光子散射对回旋脉塞自发辐射的分析

利用电磁场变换分析了带电粒子在磁场中的螺旋运动,基于康普顿散射理论和多普勒公式分析了虚光子与带电粒子的康普顿散射,并推导了在磁场中做螺旋运动的带电粒子的自发辐射波长公式.结果表明,当带电粒子在回旋脉塞的磁场中作螺旋运动时,在粒子静止系中可以观察到运动的周期性变化电场和磁场,即运动的虚光子.通过与带电粒子发生康普顿散射,虚光子能够转化为实光子辐射出去.     

正弦平方势与带电粒子的准沟道辐射

在经典力学框架内,描述了带电粒子自发辐射的频谱分布与辐射频率;利用正弦平方势讨论了带电粒子准沟道辐射,指出了准沟道辐射与系统的旋转周期解相联系;分析了系统的相平面特征和准沟道粒子进入混沌的可能途径. In the general case the spectral distribution and the radiation frequency are derived for the spontaneous radiation of charged particles. The quasichanneling radiation is described by using a sine square potential, and point out that the quasichanneling radiation is related directly to the rotation periodic solution; The properties of the phase plane and the possible model approaching to chaos for the system is analyzed.     

辐射阻尼对带电粒子运动的影响

探讨了带电粒子的初速和磁场方向垂直，并考虑其受到辐射阻尼力时的运动方程和运动轨道，同时探讨其辐射功率。     

带电粒子的旋轮线运动──从一道高考题谈起

带电粒子的旋轮线运动──从一道高考题谈起陈雪林（上海市郊工业学校）带电粒子以与匀强电场垂直方向的初速度，在电场中运动，其运动轨迹是抛物线。带电粒子垂直进人匀强磁场时，在洛仑兹力作用下作匀速圆周运动。如果带电粒子的初速度方向与匀强磁场的磁感应强度Ｂ成某...     

正电子面沟道辐射的非线性特征

经典物理学指出,在电磁场中作加速运动的带电粒子将不断向外辐射能量.在晶体沟道中运动的带电粒子也不例外,晶格场可以使带电粒子的辐射能量达到很高.对于10MeV的正电子,辐射能量可达keV量级.粒子在沟道中的运动行为决定于粒子晶体的相互作用势,常用的相互作用势有Lindhard势、Moliere势和正弦平方势.由于粒子在沟道中的运动行为十分类似于震荡器中运动的自由电子,可望把沟道辐射改造为Χ射线激光或γ射线激光.从Lindhard势出发,将其展开到四次项,在经典力学框架内,粒子的运动方程可以化为含立方项的二阶非线性微分方程,并利用Jacobian椭圆函数和第一类全椭圆积分解析地表示了系统的解和粒子运动周期,导出了正电子面沟道辐射的瞬时辐射强度、平均辐射强度和最大辐射频率,指出了利用沟道辐射作为γ激光的可能性.     

均匀带电细棒和带电圆环电场的计算机模拟

为了可以更直观地观察带电粒子在复杂电场中的运动轨迹以及描述电场的空间分布,本文基于库仑定律和电场叠加原理,应用VPython软件,对均匀带电有限长细直棒和均匀带电圆环的电场的空间分布进行了可视化模拟;并模拟探究了带电粒子在带电圆环电场中的运动形式,对于简单的周期性运动,我们在理论上计算了带电粒子运动周期,并与模拟的结果相比较做了相关的讨论;模拟探究了带电粒子多种复杂的运动形式,预测了带电粒子在圆环电场中运动可能出现的混沌现象。     

弯轨ˇCerenkov辐射计算中的稳相法*

从介质中沿弯曲轨道运动的带电粒子辐射的频谱角分布公式出发,分析了粒子速度大于介质中的光速时,稳相点在ˇCerenkov效应中所起的关键作用,并给出了通过在稳相点附近做渐近展开来计算弯轨ˇCerenkov辐射的稳相法.运用稳相法,计算了同步ˇCerenkov辐射在粒子轨道平面附近以及在临界角附近的频谱角分布.计算结果表明,同步ˇCerenkov辐射频谱的特征依赖于观测方向附近对应的稳相点性状,特别是在较大的临界角附近的频谱与小角度近似时很不相同.     

电偶极辐射场公式的简单推法

电偶极辐射是最基本的一种辐射,它在宏观无线电辐射和微观带电粒子的辐射中都占有重要地位.在电动力学中,辐射场公式的推导一般是先解达朗伯方程求出推迟势,然后利用推迟势与场强的关系求出辐射场强.这种推法超出了普物的范围,所以在普物中直接给出结果.教学实践说明,这种“知其然不知其所以然”的灌输法,学生往往不满意.为此,在普物中尽可能地给出公式的推导是必要的。本文的推法就是一种尝试.I.加速运动电荷的辐射 理论和实践都证明,作加速运动的带电粒子能辐射电磁波.例如.回旋加速器中运动的带电粒子,当速度增大时,向心加速度也随之增…     

一维晶化束的辐射能损与束流冷却

 用Jacobian椭圆函数求解了一维晶化束的非线性动力学方程，并用第一类全椭圆积分表示了粒子振动周期。在经典物理学框架内，讨论了储存环中作相对论运动的带电粒子的辐射能损，以及由于辐射能损导致的束流冷却。结果表明, 由于辐射损失束流将进一步冷却。     

利用虚光子和康普顿散射对同步辐射的分析

 从虚光子的康普顿散射出发,给出了一种对同步辐射进行解释的新理论。当带电粒子在加速器中做圆周运动时,加速器的磁场可以看作周期静磁场,可以等效为虚光子。当该虚光子与加速器中运动的带电粒子发生康普顿散射时,就会转换为实光子辐射出去。给出了同步辐射实光子的波长的计算公式,并从合肥国家同步实验室和北京同步辐射装置的峰值特征波长以及斯坦福直线加速器中心的 E_c/ E_e³值、强磁场中子星极区的同步辐射等方面验证了该公式的正确性。     

推导高速带电粒子辐射功率的一点改进

电荷作加速运动时,要辐射电磁波。高速运动电荷的辐射、与低速运动电荷的辐射比较 起来,有三点重要区别:①辐射角分布:低速时主要集中在与加速度垂直的方向;而变速时 主要集中在运动方向上。②辐射阻尼力:低速时远小于使它加速的外场力;而高速时可以远 大于外场力。③辐射功率:低速时只与加速度有关,与速度无关;而高速时不仅与加速度有 关,也与速度密切相关。 为了推导高速带电粒子的辐射功率,通常电动力学教科书采用的方法是比较复杂的,由 于学时有限,不少学校往往把这一部分删了。我们认为,这个问题在理论上和实践中都是相 当重要的。如果…     

弯轨Čerenkov辐射计算中的稳相法

从介质中沿弯曲轨道运动的带电粒子辐射的频谱角分布公式出发, 分析了粒子速度大于介质中的光速时, 稳相点在?erenkov效应中所起的关键作用, 并给出了通过在稳相点附近做渐近展开来计算弯轨?erenkov辐射的稳相法. 运用稳相法, 计算了同步?erenkov辐射在粒子轨道平面附近以及在临界角附近的频谱角分布. 计算结果表明, 同步?erenkov辐射频谱的特征依赖于观测方向附近对应的稳相点性状, 特别是在较大的临界角附近的频谱与小角度近似时很不相同. 关键词： ?erenkov效应 稳相点 稳相法 同步?erenkov辐射     

同步辐射历史及现状

1947年,位于美国纽约州Schenectady的通用电气公司实验室(GElab)在调试新建成的一台70MeV电子同步加速器时,看到一种强烈的光辐射,从此这种辐射便被称为"同步加速器辐射"(synchrotron radiation),在中国的文献中简称为"同步辐射"。同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中做变速运动时放出的电磁辐射,一些理     

关于速度选择器的两个“定论”

基于带电粒子在速度选择器中的运动规律，澄清了关于速度选择器教学中的两个常见的错误认识，并导出了速度选择器的理想尺寸．     

强激光与固体靶作用产生的表面电子加速和辐射研究

利用单电子在固体靶表面准静态电磁场中运动的模型和非线性汤姆孙散射理论,研究了以大角度斜入射的强激光照射在固体靶表面产生的沿靶面方向发射的高能超热电子的运动及其产生的电磁辐射脉冲. 数值模拟表明,靶表面的电子在靶面附近的准静态电磁场和反射的激光场中作振荡. 当电子振荡频率接近激光频率时,电子被有效加速,被加速的电子主要沿靶面方向运动并产生向前的阿秒脉冲辐射. 讨论了电子在加速前的不同初始速度分布对辐射脉冲的时间和空间特性的影响,模拟了不同初始状态的多电子相干辐射脉冲的频谱特性. 关键词： 表面准静态电磁场 超热电子 阿秒脉冲 相干辐射     

各向异性介质中契连科夫辐射的量子理论

本文在各向异性介质中电磁场二次量子化的基础上,探讨做高匀速运动(超过该介质中的光速)的带电粒子辐射状况,得到了寻常波和非常波辐射强度的表达式,解释了粒子的自旋状态对辐射强度的影响。在粒子的运动方向沿晶体光轴和垂直于晶体光轴的两种情况下,对结果进行了分析。结果表明,量子方法的计算有别于经典结果,当考虑到粒子自旋时,在沿光轴这动的情况下,既辐射寻常波又辐射非常波。     

同步辐射X射线荧光光谱国内外研究进展

同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术.同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光(SR-TXRF)以及用于三...     

电子束发散角的直接测量技术模拟研究北大核心CSCD

切伦科夫辐射是一种方向性极好的辐射,其辐射能量发射方向严格地与带电粒子的运动方向相关,辐射光携带了带电粒子的方向信息,利用这种特性可以进行电子束发散角及其分布的测量。在基于切伦科夫辐射原理的基础上,考虑电子与物质作用时的多重库仑散射、电离等效应,进行了电子束发散角测量的蒙特卡罗数值模拟程序的建模工作,并完成了理想电子束及具有发散角分布的电子束的测量技术模拟工作。大量模拟结果显示,这种测量方法是可行的,具有对电子束发散角分布进行直接测量的能力,并且其测量系统结构简单。     

球在水平旋转圆盘上的运动分析

研究了轻质球在水平旋转的圆盘上做无滑滚动时的运动情况,探究了圆盘转速、轻质球初始位置和速度等条件的影响.实验结果表明:小球在圆盘上做圆周运动,其运动周期是圆盘运动周期的7/2倍(实心球)或5/2倍(空心球),运动轨迹与初始时刻小球释放的位置、速度和圆盘的角速度有关.