相对论电子能量及动量关系.pdf

2 4 2 4 实验 － 22 44 2 4 2 4 实验 － 22 44 相对论电子的动能与动量关系的 相对论电子的动能与动量关系的 测量 测量 09 应用物理 级 杨天依 0910293 【实验目的】 • 1、验证通过对快速电子的动量及动能的同时测定验证动 量和动能之间的相对论关系； • 2、了解β磁谱仪测量原理、闪烁记数器的使用方法及一 些实验数据处理的思想方法。 【实验原理】 • 经典力学总结了低速物理的运动规律，它反映了牛顿的绝 对时空观：认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间 没有联系；同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学 ( ) 量如坐标、速度 可通过伽利略变换而互相联系。这就是 力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。 【实验原理】 • 19 世纪末至20 世纪初，人们试图将伽利略变换和力学相 对性原理推广到电磁学和光学时遇到了困难；实验证明对 高速运动的物体伽利略变换是不正确的，实验还证明在所 有惯性参照系中光在真空中的传播速度为同一常数。在此 基础上，爱因斯坦于1905 年提出了狭义相对论；并据此 “ 导出从一个惯性系到另一惯性系的变换方程即 洛伦兹变 ” 换。 【实验原理】 • 洛伦兹变换下，静止质量为 m0，速度为v 的物体，狭义 相对论定义的动量p 为： m0 p= v= mv 1−β2 式中， 2 m= m0 / 1−β ,β= v/c 【实验原理】 • 狭义相对论中，质能关系式是 E= mc2 • v=0 质点运动时遇有的总能量，当物体静止时 ，物体的能 E = m c2 量为 称为静止能量； 0 0 • 两者之差为物体的动能Ek，即 1 2 2 2 Ek = mc − m0c = m0c ( −1) 1−