驗證快速電子動量與能相對論關系

1、驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系實驗目的實驗目的實驗背景實驗背景實驗原理實驗原理實驗步驟實驗步驟注意事項注意事項實驗感想實驗感想驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗目的實驗目的 本實驗通過對快速電子的動量值及動能的同時測定來驗證動量和動能之間的相對論關系。同時實驗者將從中學習到 磁譜儀測量原理、閃爍記數器的使用方法及一些實驗數據處理的思想方法。返回目錄驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗背景實驗背景 牛頓的絕對時空觀認為時間和空間是兩個獨立的概念，彼此之間沒有聯系；同一物

2、體在不同慣性參照系中觀察到的運動學量可通過伽利略變換而互相聯系。這就是力學相對性原理：一切力學規(guī)律在伽利略變換下是不變的。 19世紀末至20世紀初，人們試圖將伽利略變換和力學相對性原理推廣到電磁學和光學時遇到了困難。實驗證明對高速運動的物體伽利略變換是不正確的，實驗還證明在所有慣性參照系中光在真空中的傳播速度為同一常數。 在此基礎上，愛因斯坦于1905年提出了狹義相對論，并據此導出從一個慣性系到另一個慣性系的變換方程即“洛倫茲變換”。 返回目錄驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗原理實驗原理對高速電子其動能與動量關系如下圖所示：驗證快速電子的動量與動能

3、的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗原理實驗原理驗證相對論效應實驗裝置及其示意圖如下：返回目錄驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗步驟實驗步驟檢查儀器線路連接是否正確，然后開啟高壓電源，開始工作；放上 定標源，打開蓋子，移動閃爍探測器使其狹縫對準 源的出射孔并開始記數測量；調整加到探測器上的高壓和放大數值，使測得的 的1.33mev峰值道數在一個比較合理的位置（建議：在多道脈沖分析器總道數的50%-70%之間）；選擇好高壓和放大數值后，穩(wěn)定10分鐘以上；正式開始對閃爍探測器進行能量定標。首先測量 的 能譜，等1.33mev光電峰的峰頂

4、記數達到500以上后，對能譜進行數據分析，記錄下1.17和1.33mev兩個光電峰在多道能譜分析器上對應的道數；60oc60oc60oc60oc驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v實驗步驟實驗步驟移開探測器，關上 定標器的蓋子取出，然后放上 定標器，打開蓋子并移動閃爍探測器使其狹縫對準 源的出射孔，開始記數測量，等0.661mev光電峰的峰頂記數達到1000后對能譜進行數據分析，記錄下該光電峰在多道能譜分析器上對應的道數；關上定標 源取出，由0.661、1.17、1.33mev 三個已知能量，建立能量和道數之間的關系，從而完成對探測器的定標；打開機械泵抽真

5、空，達到初級真空即可斷開真空泵電源；蓋上有機玻璃罩，打開 源的蓋子開始測量快速電子的動量和動能，探測器與 源的距離在10至25cm之間；選定探測器位置后開始逐個測量單能電子能峰，記下峰位道數和相應的位置坐標 ；全部數據測量完畢后關閉源及儀器電源，進行數據處理和計算。60oc137sc137sc137scx返回目錄驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v 注意事項注意事項閃爍探測器上的高壓電源、前置電源、信號線絕對不可以接錯；嚴禁探測器在工作狀態(tài)下見光，以免光電倍增管過載燒壞；裝置的有機玻璃防護罩打開之前應先關閉 源；應防止 源強烈震動，以免損壞它的密封薄膜；一

6、起使用前應開機預熱10分鐘，以免工作點漂移；搬動真空盒時應格外小心，以防損壞密封薄膜。返回目錄驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v 實驗感想實驗感想對待問題的態(tài)度對待問題的態(tài)度 相對論為人所接受經歷了-預言-證實-這一過程.我們知道愛因斯坦并沒有因為兩個相對論獲得諾貝爾獎,因為當時他的學說是未被證實的,從而不被人所接受. 我卻認為物理學界對待相對論的態(tài)度是完全正確的,而且正反映了物理工作者一絲不茍的敬業(yè)精神.迷信權威等于扼殺智慧.愛因斯坦在1914年就確信他的理論是正確的；從報紙等媒體上獲悉科學信息的一般大眾則在1919年相信了愛因斯坦是正確的；而在更為專

7、業(yè)的研究人員那里，還要經過半個多世紀的反復檢驗，才敢說廣義相對論在當時的認識水平上是正確的。這種對待問題的態(tài)度無論在物理研究里還是在日常生活中都是值得學習的. 驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v 實驗感想實驗感想實驗的小結實驗的小結 首先，用相對論性動量與相對論性能量的比較驗證狹義相對論是本實驗設計中最為獨到也是成功的一點。我在閱讀了實驗資料后對此方法很是佩服，也有一種豁然開朗的感覺。對于某些定理或定律的驗證往往不是停留在測量物理量并比較這一步上，更可以通過兩個甚至更多物理量的比值或者乘積的比較得出結論。在以后實驗設計中，這樣的思維方式有時候可能會很有幫

8、助。 驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v 實驗感想實驗感想第二點值得借鑒的是在對電子動量和動能的測量上。由于經典力學和相對論力學對高速運動物體的質量定義上有差異，所以直接用動量或者動能的定義式是肯定做不出結果的。于是實驗中采用兩種力學中都承認的電子在磁場中偏轉的洛侖茲公式計算動量，將動量值轉化為有關于電子電荷e、軌道半徑r以及磁感應強度b的物理量，避免了對于電子質量m的不同認識，同時也不用花費精力測量的電子速度v。而在測量動能時，其采取了用能量探測器進行線形放大，將微觀能量放大成計數能量，并用以直能譜進行定標的方式確認能量值。這種思維方式在很多實驗過程中都會用到，盡量避免那些難以測量的物理量或難以觀察的物理現象，用自己較為熟悉或者易得到的取而代之，類似于很多實驗中用宏觀量代替微觀量的原理。這樣做不僅提高了實驗的效率、簡化了實驗，更可以避免復雜測量時所帶來的難以估量或消除的實驗誤差。 驗證快速電子的動量與動能的相對論關系驗證快速電子的動量與動能的相對論關系v 實驗感想實驗感想此外，我認為這套儀器在對實驗誤差進行最小化后還可以適當的進行一些相對論