驗(yàn)證快速電子動(dòng)量與能相對論關(guān)系

1、驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)背景實(shí)驗(yàn)背景實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)感想驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?本實(shí)驗(yàn)通過對快速電子的動(dòng)量值及動(dòng)能的同時(shí)測定來驗(yàn)證動(dòng)量和動(dòng)能之間的相對論關(guān)系。同時(shí)實(shí)驗(yàn)者將從中學(xué)習(xí)到 磁譜儀測量原理、閃爍記數(shù)器的使用方法及一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的思想方法。返回目錄驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)背景實(shí)驗(yàn)背景 牛頓的絕對時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是兩個(gè)獨(dú)立的概念，彼此之間沒有聯(lián)系；同一物

2、體在不同慣性參照系中觀察到的運(yùn)動(dòng)學(xué)量可通過伽利略變換而互相聯(lián)系。這就是力學(xué)相對性原理：一切力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下是不變的。 19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，人們試圖將伽利略變換和力學(xué)相對性原理推廣到電磁學(xué)和光學(xué)時(shí)遇到了困難。實(shí)驗(yàn)證明對高速運(yùn)動(dòng)的物體伽利略變換是不正確的，實(shí)驗(yàn)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(shù)。 在此基礎(chǔ)上，愛因斯坦于1905年提出了狹義相對論，并據(jù)此導(dǎo)出從一個(gè)慣性系到另一個(gè)慣性系的變換方程即“洛倫茲變換”。 返回目錄驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理對高速電子其動(dòng)能與動(dòng)量關(guān)系如下圖所示：驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能

3、的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)證相對論效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置及其示意圖如下：返回目錄驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)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(biāo)源，打開蓋子，移動(dòng)閃爍探測器使其狹縫對準(zhǔn) 源的出射孔并開始記數(shù)測量；調(diào)整加到探測器上的高壓和放大數(shù)值，使測得的 的1.33mev峰值道數(shù)在一個(gè)比較合理的位置（建議：在多道脈沖分析器總道數(shù)的50%-70%之間）；選擇好高壓和放大數(shù)值后，穩(wěn)定10分鐘以上；正式開始對閃爍探測器進(jìn)行能量定標(biāo)。首先測量 的 能譜，等1.33mev光電峰的峰頂

4、記數(shù)達(dá)到500以上后，對能譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，記錄下1.17和1.33mev兩個(gè)光電峰在多道能譜分析器上對應(yīng)的道數(shù)；60oc60oc60oc60oc驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟移開探測器，關(guān)上 定標(biāo)器的蓋子取出，然后放上 定標(biāo)器，打開蓋子并移動(dòng)閃爍探測器使其狹縫對準(zhǔn) 源的出射孔，開始記數(shù)測量，等0.661mev光電峰的峰頂記數(shù)達(dá)到1000后對能譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，記錄下該光電峰在多道能譜分析器上對應(yīng)的道數(shù)；關(guān)上定標(biāo) 源取出，由0.661、1.17、1.33mev 三個(gè)已知能量，建立能量和道數(shù)之間的關(guān)系，從而完成對探測器的定標(biāo)；打開機(jī)械泵抽真

5、空，達(dá)到初級真空即可斷開真空泵電源；蓋上有機(jī)玻璃罩，打開 源的蓋子開始測量快速電子的動(dòng)量和動(dòng)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(gè)測量單能電子能峰，記下峰位道數(shù)和相應(yīng)的位置坐標(biāo) ；全部數(shù)據(jù)測量完畢后關(guān)閉源及儀器電源，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。60oc137sc137sc137scx返回目錄驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)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(cuò)；嚴(yán)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(jī)玻璃防護(hù)罩打開之前應(yīng)先關(guān)閉 源；應(yīng)防止 源強(qiáng)烈震動(dòng)，以免損壞它的密封薄膜；一

6、起使用前應(yīng)開機(jī)預(yù)熱10分鐘，以免工作點(diǎn)漂移；搬動(dòng)真空盒時(shí)應(yīng)格外小心，以防損壞密封薄膜。返回目錄驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v 實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)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(jīng)歷了-預(yù)言-證實(shí)-這一過程.我們知道愛因斯坦并沒有因?yàn)閮蓚€(gè)相對論獲得諾貝爾獎(jiǎng),因?yàn)楫?dāng)時(shí)他的學(xué)說是未被證實(shí)的,從而不被人所接受. 我卻認(rèn)為物理學(xué)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(quán)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(bào)紙等媒體上獲悉科學(xué)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(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的反復(fù)檢驗(yàn)，才敢說廣義相對論在當(dāng)時(shí)的認(rèn)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(xué)習(xí)的. 驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v 實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)的小結(jié)實(shí)驗(yàn)的小結(jié) 首先，用相對論性動(dòng)量與相對論性能量的比較驗(yàn)證狹義相對論是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中最為獨(dú)到也是成功的一點(diǎn)。我在閱讀了實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(gè)甚至更多物理量的比值或者乘積的比較得出結(jié)論。在以后實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，這樣的思維方式有時(shí)候可能會很有幫

8、助。 驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v 實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)感想第二點(diǎn)值得借鑒的是在對電子動(dòng)量和動(dòng)能的測量上。由于經(jīng)典力學(xué)和相對論力學(xué)對高速運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量定義上有差異，所以直接用動(dòng)量或者動(dòng)能的定義式是肯定做不出結(jié)果的。于是實(shí)驗(yàn)中采用兩種力學(xué)中都承認(rèn)的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)的洛侖茲公式計(jì)算動(dòng)量，將動(dòng)量值轉(zhuǎn)化為有關(guān)于電子電荷e、軌道半徑r以及磁感應(yīng)強(qiáng)度b的物理量，避免了對于電子質(zhì)量m的不同認(rèn)識，同時(shí)也不用花費(fèi)精力測量的電子速度v。而在測量動(dòng)能時(shí)，其采取了用能量探測器進(jìn)行線形放大，將微觀能量放大成計(jì)數(shù)能量，并用以直能譜進(jìn)行定標(biāo)的方式確認(rèn)能量值。這種思維方式在很多實(shí)驗(yàn)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(xiàn)象，用自己較為熟悉或者易得到的取而代之，類似于很多實(shí)驗(yàn)中用宏觀量代替微觀量的原理。這樣做不僅提高了實(shí)驗(yàn)的效率、簡化了實(shí)驗(yàn)，更可以避免復(fù)雜測量時(shí)所帶來的難以估量或消除的實(shí)驗(yàn)誤差。 驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對論關(guān)系v 實(shí)驗(yàn)感想實(shí)驗(yàn)感想此外，我認(rèn)為這套儀器在對實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行最小化后還可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行一些相對論