사이클로트론 주파수 계산기

사이클로트론 주파수 안내

균일한 자기장에 수직으로 움직이는 하전 입자는 로런츠 힘의 자기력 성분을 받습니다. 이 힘은 항상 순간 속도에 수직이므로 속력은 바꾸지 않고 운동 방향만 바꿉니다. 이상적인 비상대론적 조건에서 궤적은 원형입니다. 자기력과 구심력을 같게 놓으면 사이클로트론 각주파수 ωc = |q|B/m 을 얻습니다. 여기서 q 는 입자 전하, B 는 자기장 크기, m 은 입자 질량입니다. 초당 회전수로 표시하는 일반 주파수는 fc = |q|B/(2πm) 입니다. 궤도 주기는 그 역수인 T = 1/fc = 2πm/(|q|B) 입니다. 따라서 주파수는 자기장 세기와 전하 크기에 선형으로 비례하며, 질량이 큰 입자는 더 천천히 회전합니다. 전하의 부호는 주파수 크기를 바꾸지 않고 회전 방향을 반대로 만듭니다. 계산기는 주파수와 주기를 표시할 때 전하의 절댓값을 사용합니다. 전하는 쿨롱, 자기장은 테슬라, 질량은 킬로그램으로 입력하세요. 기본 입자에는 과학적 표기법이 편리합니다. 전자의 전하 크기는 약 1.602176634 × 10^-19 C 이고 질량은 약 9.1093837 × 10^-31 kg 입니다. 양성자는 전하 크기가 같고 질량은 훨씬 크므로 동일 자기장에서 사이클로트론 주파수가 훨씬 낮습니다. 원형 궤도로 해석할 때 입력한 자기장은 운동에 수직인 성분으로 취급됩니다. 공식은 공간적으로 균일하고 일정한 자기장을 가정하며 전기장, 복사 손실, 충돌 및 자기장 기울기를 무시합니다. 자기장에 평행한 속도 성분은 나선 운동을 만들지만 횡방향 회전은 같은 이상적 주파수를 유지합니다. 속력이 광속에 가까워지면 상대론적 운동량으로 유효 질량이 로런츠 인자만큼 증가해 관측 주파수가 낮아집니다. 이때는 정지 질량만 사용하지 말고 상대론적 질량이나 별도의 상대론적 해석을 적용하세요. 사이클로트론 주파수는 사이클로트론, 질량 분석기, 플라스마 진단, 이온 트랩, 자기 공명 시스템 및 우주 물리학의 기본 개념입니다. 실제 장비는 자기장 교정, 입자 에너지, 동기화 및 기하 구조에도 영향을 받습니다. 계산 결과를 명확한 이상적 추정치로 사용하고, 필요한 정확도에 맞게 상수의 유효 숫자를 충분히 유지하세요.

사이클로트론 주파수 예시

대표 입자를 통해 전하 질량비에 대한 강한 의존성을 확인합니다.

사이클로트론 주파수 계산 방법

1. 입자의 부호가 있는 전하를 쿨롱으로 입력하세요.
2. 균일한 자기장 크기를 테슬라로 입력하세요.
3. 입자 질량을 킬로그램으로 입력하세요.
4. 계산을 선택해 주파수, 각주파수 및 주기를 구하세요.
5. 입자 속력이 매우 높으면 상대론적 보정을 별도로 적용하세요.

자주 묻는 질문