石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 验证快速电子的动量与动能的相对论关系 爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论，根据相对论能量一动量关系式，“无质最”粒子 是能够存在的，且无静止质量的粒子将以光速传播。而在经典力学中，一个没有质量（即静 质量)的粒子慨没有能量，也没有动量，也没有任何其它可测量的性质，它什么也不是。对 于快速运动的电子，我们可以设计测最其动量与动能大小的实验，从而验证动量与动能的相 对论关系。本实验结果表明狭义相对论的动量和能量的关系式正确地描述了快速运动电子的 动量与能量关系，而若用牛倾运动定律来描述，明显不符合实验结果。 【实验目的】 1.通过对快速电子的动量及动能值的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系。 2.了解β磁谱仪测量原理和闪烁记数器的使用方法。 3.掌握快速电子动能的测量及一些实验数据处理的思想方法。 【实验器材】 实验装置主要由以下部分组成：①真空、非真空半圆聚焦磁谱仪：②放射源S0Y (强度≈1毫居里)，定标用y放射源7cs和0co(强度2微居里)：③200um铝窗Nal(T) 闪烁探头：④数据处理计算软件：⑤高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器。 【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。 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个惯性系的变换方程即洛伦兹变换”。 在洛伦兹变换下，静止质量为m,速度为的物体，狭义相对论定义的动量即为： p-"=m (1-1) 1石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 验证快速电子的动量与动能的相对论关系 爱因斯坦于 1905 年提出了狭义相对论，根据相对论能量－动量关系式，“无质量”粒子 是能够存在的，且无静止质量的粒子将以光速传播。而在经典力学中，一个没有质量（即静 质量）的粒子既没有能量，也没有动量，也没有任何其它可测量的性质，它什么也不是。对 于快速运动的电子，我们可以设计测量其动量与动能大小的实验，从而验证动量与动能的相 对论关系。本实验结果表明狭义相对论的动量和能量的关系式正确地描述了快速运动电子的 动量与能量关系，而若用牛顿运动定律来描述，明显不符合实验结果。 【实验目的】 1．通过对快速电子的动量及动能值的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系。 2. 了解β磁谱仪测量原理和闪烁记数器的使用方法。 3. 掌握快速电子动能的测量及一些实验数据处理的思想方法。 【实验器材】 实验装置主要由以下部分组成：① 真空、非真空半圆聚焦磁谱仪；② 放射源90Sr- 90Y （强度≈1毫居里），定标用γ 放射源137 Cs和60Co（强度≈2微居里）；③ 200µm铝窗NaI（Tl） 闪烁探头；④ 数据处理计算软件；⑤ 高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器。. 【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。 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个惯性系的变换方程即“洛伦兹变换”。 在洛伦兹变换下，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： 0 2 1 m p v β = − = mv （1-1） 1