1、1帶電粒子在電場和磁場中所受的力帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力電場力EqFe磁場力（洛倫茲力）磁場力（洛倫茲力）BqF vmBqEqFv運動電荷在電場運動電荷在電場和磁場中受的力和磁場中受的力xyzo+qvBmF2RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf21回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率帶電粒子垂直于磁場強度進入磁場帶電粒子垂直于磁場強度進入磁場3vvv/sinvv ,不做功不做功.洛倫茲力洛倫茲力 BqFvm 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmRvqBmT2)/2(cosqBmdvTv/螺距螺距磁聚焦磁聚焦4 在均勻磁場中點在均勻磁場中點 A 發射一

2、束初速度發射一束初速度相差不大的帶電粒子相差不大的帶電粒子, 它們的它們的 與與 之之間的夾角間的夾角 不同不同 , 但都較小但都較小,這些粒子沿這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動半徑不同的螺旋線運動, 因螺距近似相等因螺距近似相等, 相交于屏上同一點相交于屏上同一點, 此現象稱為磁聚焦此現象稱為磁聚焦 .0vB應用應用: 電子光學電子光學 , 電電子顯微鏡等子顯微鏡等 .磁聚焦磁聚焦5非均勻磁場中非均勻磁場中qBmVR 粒子的回旋半徑和螺距都變化粒子的回旋半徑和螺距都變化磁瓶磁瓶 Magnetic Bottle磁約束磁約束 Magnetic ConfinementI熱核反應，原子核的聚變反應熱核

3、反應，原子核的聚變反應等離子體等離子體plasmaFqFm磁鏡磁鏡 Magnetic Mirror非均勻磁場中的磁聚焦非均勻磁場中的磁聚焦應用應用6非均勻磁場中的磁聚焦非均勻磁場中的磁聚焦77磁約束磁約束磁約束( (磁鏡效應磁鏡效應) )磁約束8顯示正電子存顯示正電子存在的云室照片在的云室照片及其摹描圖及其摹描圖鋁板鋁板正電子正電子電子電子B1930年狄拉克年狄拉克預言自然界存預言自然界存在正電子在正電子電子的反粒子電子的反粒子 電子偶電子偶9RmBq2vvvRBqm7072 73 74 76鍺的質譜鍺的質譜.1p2p+-2s3s1s速度選擇器速度選擇器照相底片照相底片質譜儀的示意圖質譜儀的示

4、意圖質譜儀質譜儀10 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室型室. 此加速器可將質子和氘核加速到此加速器可將質子和氘核加速到1 MeV的能量，的能量，為此為此1939年勞倫斯獲諾貝爾物理學獎年勞倫斯獲諾貝爾物理學獎.回旋加速器回旋加速器11mqBf2mqBR0v2k21vmE 頻率與半徑無關頻率與半徑無關到半圓盒邊緣時到半圓盒邊緣時mRBqE22022k回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NSB2D1DON回旋加速器回旋加速器12 我國于我國于1994年建成的第年建成的第一臺強流質一臺強流質子加速器子加速器 ，可產生數十可產生數十種中短壽命種中短壽命放射性同位放

5、射性同位素素 .強流質子加速器強流質子加速器13霍爾效應霍爾效應14BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數系數dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv霍爾效應霍爾效應15I+ + +- - -P 型半導體型半導體+-HUBmFdv（2）測量磁場測量磁場dIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓（1）判斷半導體的類型判斷半導體的類型mF+ + +- - - N 型半導體型半導體HU-BI+-dv霍爾效應的應用霍爾效應的應用162HnehR ), 2 , 1(n051015200300400100

6、T/BmV/HU2n3n4nIURHH 霍耳電阻霍耳電阻量子霍爾效應量子霍爾效應(1980)17反常霍爾效應反常霍爾效應1880年，霍爾在研究磁性金屬的霍爾效應時發年，霍爾在研究磁性金屬的霍爾效應時發現，即使不加外磁場也可以觀測到霍爾效應，現，即使不加外磁場也可以觀測到霍爾效應，這種零磁場中的霍爾效應就是反常霍爾效應。這種零磁場中的霍爾效應就是反常霍爾效應。反常霍爾電導是由于材料本身的自發磁化而產反常霍爾電導是由于材料本身的自發磁化而產生生.18量子反常霍爾效應（量子反常霍爾效應（2013）在沒有外加磁場中就可以實現量子霍爾效應。自1988年開始，就不斷有理論物理學家提出各種方案，然而在實驗上沒有取