拉莫频率

回转半径(也称为回转半径、拉莫尔半径或回旋加速器半径)是带电粒子在均匀磁场中做圆周运动的半径。

其中 m {\displaystyle m} 是粒子的质量, v ⊥ {\displaystyle v_{\perp }} 是垂直于磁场方向的速度分量, q {\displaystyle q} 是粒子的电荷,B {\displaystyle B} 是磁场的强度。

这种圆周运动的角频率称为陀螺频率或回旋频率

以弧度/秒为单位。

相对论情况

对于相对论粒子,经典方程需要根据粒子动量 p = γ m v {\displaystyle p=\gamma mv} 来解释

其中 γ {\displaystyle \gamma } 是洛伦兹因子。 这个等式在非相对论的情况下也是正确的。

对于加速器和天体粒子物理学的计算

其中 c {\displaystyle c} 是光速,G e V {\displaystyle \mathrm {GeV} } 是千兆电子伏特的单位,e {\displaystyle e} 是基本电荷。

推导

如果带电粒子在运动,那么它将经历由下式给出的洛伦兹力

其中 v → {\displaystyle {\vec {v}}} 是速度矢量,B → {\displaystyle {\vec {B}}} 是磁场矢量。

请注意,力的方向由速度和磁场的叉积给出。 因此,洛伦兹力将始终垂直于运动方向作用,导致粒子旋转或沿圆周运动。 拉莫频率

这个圆的半径 r g {\displaystyle r_{g}} 可以通过将洛伦兹力的大小等同于向心力来确定

因此,回转半径与粒子质量和垂直速度成正比,而与粒子电荷和磁场强度成反比。 粒子完成一圈旋转所需的时间称为周期.

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