利用Working Model模拟同位素原子核在质谱仪中的运动

在MSC.Working Model.2D中，可以完成高中物理中绝大部分模拟和演示，如果在辅以简单的程序控制，那就更加完美了。现以质谱仪为例，介绍一下Working Model中程序控制的简单用法。

在工作区创建如图所示的长方形组合，用于构成质谱仪的轮廓，再创建三个质量为1:2:3的微粒，用来模拟氕、氘、氚三个同位素原子核。

然后在“World”菜单中选择“Force Field”的选项，选择磁场，并对磁场的作用范围进行限制。

为了模拟质谱仪的工作原理，需要在x轴上方设置偏转磁场，需要在x轴下方设置加速电场；偏转磁场和加速电场的x、y分量设置如下：

Fx=if(self.p.y>0,1e4 * self.charge * self.v.y,0)

Fy=if(self.p.y<0,1e4 * self.charge*10,-1e4 * self.charge * self.v.x)

当粒子的y坐标小于零时，磁场不起作用，而电场起作用；当粒子的y坐标大于零时，磁场起作用，而电场不起作用。

电磁场设置完毕之后，还需要再设置三个粒子与照相底片之间碰撞时的恢复系数为零，防止粒子与照相底片撞击后发生反弹现象。

上述设置完毕之后，点按“RUN”，氢元素的三种同位素的原子核在质谱仪中就磁场分离开了。

需要指出的是，粒子撞击照相底片后，往往还会留下微小的横向速度，粒子还会在照相底片的表面缓慢蠕动；为了消除这一蠕动，可以为粒子在撞击照相底片之前设置一个阻力，让粒子在撞击照相底片之前止步。

粒子末端阻力的设置方法与限制电磁场作用范围的方法类似，感兴趣的网友可以自行研究攻克。

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