✨ ベストアンサー ✨
サイクロトロンは、
・D内では、速度vで運動する電荷qが磁場Bから受けるローレンツ力
F=qv×B
が向心力となり円運動
・D1とD2の間(ギャップ)を通過する瞬間、電荷qが電場E=V/dからクーロン力
F=qE
を受けて円運動の接線方向に加速
を繰り返す仕組みになっています。
荷電粒子が半周してギャップを通過するとき、常に進行方向に最大の電場が発生していれば、荷電粒子は最も効率よく加速を行うことができます。
ギャップに生じる電場は、極板D1とD2の電位差によって生じますが、両極板に接続された交流電源がこの電位差を作っています。
荷電粒子がD1→D2の向きにギャップを通過するときはD1が高電位であればよく、逆にD2→D1の向きに通過するときはD2が高電位である必要があります。
つまり、荷電粒子がDxを飛び出す瞬間にDxの電位が最大であれば良いのです。
D1の電位が最大のときにD1を飛び出してから、荷電粒子が半周する間に今度はD2の電位が最大になっていればよく、これが
「荷電粒子が半周する間に奇数回電圧が逆転すれば良い」
理由になっています。
わかりました！！
ご丁寧に答えてくださってありがとうございました！
たとえば、荷電粒子が半周する間に電圧が1回逆転すれば、常に荷電粒子が飛び出す側の極板が高電位になります。
逆に、荷電粒子が半周する間に電圧が2回逆転してしまうと、加速した半周後に逆向きの電場を受けて減速してしまうことになります。
荷電粒子が半周する間に電圧が逆転する回数は1回でもうまくいきますが、これは3回、5回……のやうに奇数回であれば
「常に荷電粒子が飛び出す側の極板が高電位」
という条件を満たすことになります。