サイクロトロン運動
磁場中で電荷qの荷電粒子は磁場Bと粒子の速度ベクトルvに垂直な方向にローレンツ力を受け、磁場に巻き付く旋回運動をする。このとき、正の電荷を持つ粒子は磁場方向に向かって左回り、負の電荷を持つ粒子は磁場方向に向かって右回りに運動する。磁場が空間的に一様で時間的に定常である場合、荷電粒子の運動は磁場の方向を中心軸とする螺旋運動となる。粒子の運動を磁場に垂直な平面に射影した場合、運動成分はサイクロトロン周波数またはジャイロ周波数と呼ばれる角周波数 での等速円運動となる。この運動をサイクロトロン運動という。速度ベクトルの磁場に垂直な成分をv⊥、回転の半径をrcとすると、向心力 mv⊥/rcとローレンツ力 qv⊥Bは釣り合うことからrc=mv⊥/|q|Bである。この半径rcをサイクロトロン半径、またはラーモア半径、ジャイロ半径という。また、速度ベクトルの磁場に水平な成分をv∥とすると、磁場に水平な方向についての運動は、v∥での等速直線運動となる。特に速度ベクトルの磁場に水平な成分v∥がゼロであり、垂直な成分v⊥のみが存在する場合、粒子の運動は磁場に水平な面内での等速円運動となる。