实验十二用快速电子验证相对论效应 相对论是现代物理学的重要基石.它的建立是20世纪自然科学最伟大的发现之一,对 物理学乃至晢学思想都有深远影响.本实验利用半圆聚焦β磁谱仪,通过测定快速电子的 动量值和动能值,来验证动量和动能之间的相对论关系 【实验目的】 1.学习相对论动量和动能的一些基本原理 2.了解β磁谱仪测量原理,掌握能谱测量方法 3.通过对快速电子的动量值及和动能值的测定,验证动量和动能之间的相对论关系 【实验原理】 1.相对论效应 经典力学把时间和空间看作是彼此无关的,把时间和空间的基本属性也看作与物质的 运动没有任何关系而是绝对的、永远不变的.这就是所谓经典力学中的“绝对时间”和“绝 对空间”的观点,也称作牛顿绝对时空观.但是,随着物理学的发展,特别是20世纪初叶 已发现一些现象与经典力学的一些概念和定律相抵触,牛顿的绝对时空观和建立在这 基础上的经典力学开始陷入了无法解决的困境 在这种情况下,1905年爱因斯坦提出了狭义相对论.这一理论描述了一种新的时空观, 认为时间和空间是相互联系的,而且时间的流逝和空间的延拓也与物质和运动有不可分割 的联系.按照爱因斯坦的狭义相对论,在洛伦兹变换下,静止质量为m、速度为v的质点 其动量应为 式中m=m01√1-B2,B=v/c,相对论的能量E为 E 这就是著名的质能关系.mC2是运动物体的总能量,物体静止时的能量E0=mc2称为静止 能量,两者之差为物体的动能Ek,即 Ek= mc'-moc=moc 当B<<1时,式(3)可展开为实验十二 用快速电子验证相对论效应 相对论是现代物理学的重要基石．它的建立是 20 世纪自然科学最伟大的发现之一，对 物理学乃至哲学思想都有深远影响．本实验利用半圆聚焦β 磁谱仪，通过测定快速电子的 动量值和动能值，来验证动量和动能之间的相对论关系． 【实验目的】 1．学习相对论动量和动能的一些基本原理； 2．了解β 磁谱仪测量原理，掌握能谱测量方法； 3．通过对快速电子的动量值及和动能值的测定，验证动量和动能之间的相对论关系． 【实验原理】 1．相对论效应 经典力学把时间和空间看作是彼此无关的，把时间和空间的基本属性也看作与物质的 运动没有任何关系而是绝对的、永远不变的．这就是所谓经典力学中的“绝对时间”和“绝 对空间”的观点，也称作牛顿绝对时空观．但是，随着物理学的发展，特别是 20 世纪初叶 就已发现一些现象与经典力学的一些概念和定律相抵触，牛顿的绝对时空观和建立在这一 基础上的经典力学开始陷入了无法解决的困境． 在这种情况下，1905 年爱因斯坦提出了狭义相对论．这一理论描述了一种新的时空观， 认为时间和空间是相互联系的，而且时间的流逝和空间的延拓也与物质和运动有不可分割 的联系．按照爱因斯坦的狭义相对论，在洛伦兹变换下，静止质量为m0、速度为v的质点， 其动量应为 mvv m p = − = 2 0 1 β （1） 式中 2 mm 0 1/ −= β ， β = / cv ．相对论的能量 E 为 2 = mcE （2） 这就是著名的质能关系．mc 2 是运动物体的总能量，物体静止时的能量 称为静止 能量，两者之差为物体的动能E 2 00 = cmE k，即 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − =−= 1 1 1 2 2 0 2 0 2 β k cmcmmcE （3） 当β <<1 时，式（3）可展开为 - 61 -