منو
 کاربر Online
363 کاربر online

اصول بنیادین شتابش ذره

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک هسته ‌ای > فیزیک شتابدهنده
(cached)

قوانین حرکت انتقالی


از آنجایی که ذرات مورد بحث باید تحت پدیده حرکتی واقع بشوند ناگزیر ‏باید تعاریف بنیادین فیزیک در مورد آنها یادآوری شود. ‏

  • تعاریف بنیادی سرعت به صورت زیر است: ‎ V=dr/dt

  • تعریف شتاب به صورت زیر است: ‏a=dV/dt

  • شتاب مجموع ذرات به نام نیرو به صورت زیر است: ‏f=ma یا ‏f=dP/dt ‎‏ ‏

که جز اولین کمیت‌های بکار گرفته شده در اصول شتابش ذرات‌اند.‏
‏!قوانین حرکت دورانی
از آنجایی که بر اساس ساختمان برخی شتاب‌دهنده‌ها مسیر ذرات از یک ‏شکل منحنی تبعیت می‌کنند لزوما تعاریف فوق‌الذکر به صورت حرکت ‏زاویه‌ای با دایره‌ای نیز مد نظرند مثلا سرعت زاویه‌ای طبق رابطه ساده زیر ‏r/V=‏ω‏ از طرف دیگر با بسامد القایی 2πf = ‏ω‏ به شکل زیر در ارتباط ‏می‌باشد. با توجه به حرکت خطی دایره‌ای شکل (یا نزدیک به شکل ‏دایره) شتاب اخذ شده متوسط ذره به حسب سرعت خطی مماس بر ‏مسیر شکل ‏a=V2/r‏ و نیروی تعریف شده برابر ‏f=mV2/r‏ است. ‏

کمیات لازم در شتابش ذرات

هرگاه نیروی اعمال شده به ذره مورد شتابش تحت تاثیر تغییرات زمانی و ‏مکانی قرار گیرد. بر طبق قضیه مقدار میانگین کمیت‌های زیرین مورد توجه ‏در محاسبات قرار می‌گیرد:‏

  • نیروهای متغییر زمانی f=f(t) ‎

  • معیار شتابش انرژی ذرات ‏T=mV2/2 – ‎mV02/2‎‏ ‏‎ ‎

هردو کمیت تکانه خطی و انرژی جنبشی مطرح شده در روابط فوق، معیار ‏محاسبات ما در تخمین انرژی ذرات مورد شتابش خواهد بود.‏

حرکت نسبیتی

همین که ذرات تحت تاثیر ماشین دارای تکانه و انرژی شدند، بر اساس ‏مقداری از سرعت اخذ کرده می‌توان در محدوده مکانیک کلاسیک یا ‏مکانیک نسبیتی در مورد آنها رفتار کرده تا سرعت نسبی 3.5C% جرم در ‏حال حرکت ذرات شتابدار با جرم در حال سکون آنها برابر است که ‏می‌توان آن ناحیه را ناحیه کلاسیک نامید. از سرعت 3.5C% تا 8.5C% ‏سرعتهای بالا که می‌توان روابط نیمه کلاسیک نیمه نسبیتی) به کار ‏گرفت و از 8.5C% به بالا روابط کاملا نسبیتی خواهند بود.‏

در مرحله نسبیتی کمیتهای انرژی به صورت زیر خواهیم نوشت:

‏T=mC2 - m0C2
‎ ‎
که در آن ‏T‏ انرژی جنبشی نسبیتی ، ‏‎ mC2 ‎‏ انرژی کل ذره و ‏‎ m0C2 ‎‏ انرژی معادل جرم ذره در حال سکون است. پس انرژی کل ذره ‏‎ W= mC2 ‎‏ می‌شود. در ‏محاسبات داد و ستد تکانه و انرژی در محدوده مکانیک نسبیتی رابطه زیر ‏W2=W02+(mVC)2‎‏ بیشتر مورد توجه است.‏

نواحی انرژی ذرات شتابدار

به طور مختصر در این مورد می‌توان برهم کنش‌هایی را که در ‏محدوده‌های مختلف انرژی رخ می‌دهند به این مباحث و اصطلاحات مربوط ‏کرد. به طور عمده سه ناحیه انرژی برای برهم کنش‌ها در نظر گرفته ‏می‌شود:‏

  • انرژی‌های پایین: که برای الکترون ‏‎ 15Kev ‎‏ و برای پروتون تا ‏MeV‏30 در ‏نظر می‌گیرند.‏

  • ‏انرژی‌های بینابینی: شامل انرژی‌های ‏KeV‏15 تا ‏MeV‏2 برای الکترون و ‏MeV‏30 تا ‏MeV‏4 برای پروتون منظور می‌شود.‏

  • انرژی‌های بالا: در ورای این حدود بیشینه فوق‌الذکر برای الکترون و ‏پروتون است که طبیعتا سرعتهای رسیده به سرعت نور مطرح می‌باشد.‏

مکانیزم های شتابش ذرات

‏*شتابش در هر میدان نیروی وابسته به زمان

مباحث مرتبط با عنوان


تعداد بازدید ها: 7509


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..