Symulacja interaktywna
Jak działa cyklotron?
Zapoznaj się z symulacją, z pomocą której możesz badać ruch cząstek w cyklotronie. Masz do wyboru trzy cząstki: proton, cząstkę i jon Indeks górny 1212CIndeks górny ++. Zwróć uwagę na kolejne fazy ruchu cząstki oraz wyświetlane wartości energii kinetycznej, prędkości cząstki i promienia półokręgu. Czas wejścia cząstki w obszar między duantami (chwile przełączania biegunowości napięcia) jest liczony od początku symulacji.
Symulacja demonstruje zasadę działania cyklotronu. W punkcie leżącym w połowie odległości między duantami emitowany jest proton. Pole elektryczne przyspiesza cząstkę, która w momencie wejścia w obszar jednego z duantów ma energię kinetyczną równą 0,025 MeV i prędkość wynoszącą 0,00730c. Promień półokręgu, po którym porusza się proton w duancie, wynosi 0,00761 m. Po upływie 0,03 mus od początku symulacji cząstka wchodzi z powrotem w obszar pola elektrycznego i porusza się w nim w kierunku drugiego duantu. Wchodzi w jego obszar mając energię kinetyczną 0,075 MeV i prędkość 0,0127c. Dalej proton porusza się po półokręgu o promieniu 0,0132 m i wraca z powrotem do obszaru pola elektrycznego po upływie 0,05 mus (licząc od początku symulacji). Opisany tu cykl powtarza się kilka razy, aż w końcu cząstka, poruszając się po półokręgu o odpowiednim promieniu, wylatuje z jednego z duantów i uderza w tarczę.
Uruchom symulację na poziomie podstawowym. Zbadaj, czy zmiany napięcia zapewniające synchroniczne przyspieszanie cząstki są rzeczywiście okresowe. Czy otrzymany wynik jest zgodny z Twoimi przewidywaniami?
Korzystając z informacji zawartych w opisie symulacji, wyznacz napięcie elektryczne między duantami.
Wyznacz okresy zmian napięcia między duantami dla protonu i cząstki . Wyjaśnij otrzymany wynik.
Stosunek masy do ładunku dla cząstki jest dwa razy większy niż dla protonu. Jaki będzie okres zmian napięcia w cyklotronie w przypadku cząstki w porównaniu z tym okresem dla protonu?
Wybierz poziom zaawansowany. Zbadaj, jak wpływa zmiana napięcia między duantami na ruch wybranej cząstki.
Załóżmy, że dwukrotnie zmniejszylibyśmy napięcie między duantami. Czy taka zmiana wpłynęłaby na końcową energię protonu?