Octave已知质子速度v与磁感应强度B,求回旋半径r
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48. 相对论带电粒子运动
\(r = \frac{\gamma m v}{qB}\)
核心公式:
带电粒子在均匀磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力。
高速粒子需用相对论动量 p = γmv,回旋半径 r = p/(qB)。
正比于γ使高能粒子在磁场中的轨道半径显著增大。
以质子在1 T磁场中以0.5c运动为例。
Octave计算方法
已知参数:
- 质子质量 m(1.6726e-27 kg)
- 质子电荷量 q(1.602e-19 C)
- 磁感应强度 B(示例值:1 T)
- 速度 v(示例值:0.5c)
代码如下:
function r = cyclotron_radius(m, q, B, beta)
c = 3e8;
g = 1 / sqrt(1 - beta^2);
r = g * m * beta * c / (q * B);
end
调用示例:
% 已知质子参数与磁场,求回旋半径
m = 1.6726e-27; q = 1.602e-19; B = 1; beta = 0.5;
r = cyclotron_radius(m, q, B, beta);
fprintf('回旋半径 r = %.2f m', r);
运行结果:
回旋半径 r = 1.81 m