类似光学中的反射和折射现象,用磁场或电场调控也能实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示,在竖直平面内有三个平行区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;Ⅰ区宽度为d,存在磁感应强度大小为B、方向垂直平面向外的匀强磁场,Ⅱ区的宽度很小。Ⅰ区和Ⅲ区电势处处相等,分别为
和
, 其电势差
。一束质量为m、电荷量为e的质子从O点以入射角
射向Ⅰ区,在P点以出射角
射出,实现“反射”;质子束从P点以入射角
射入Ⅱ区,经Ⅱ区“折射”进入Ⅲ区,其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知质子仅在平面内运动,单位时间发射的质子数为N,初速度为
, 不计质子重力,不考虑质子间相互作用以及质子对磁场和电势分布的影响。