快速电子的动量与动能的相对论关系

1、验证快速电子的动量与动能的相对论关系摘要:本实验利用B磁谱仪和Nal（TI单晶丫闪烁谱仪，通过对快速电子的动量值及动能的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系。从中学习到B磁谱仪测量原理、以及闪烁记数器的使用方法，处理相关的一些实验数据的思想方法。关键词：电子的动量动能B射线相对论正文：引言:1905年爱因斯坦提出了狭义相对论。之后1916年他又创立了广义相对论。狭义相对论揭示了空间、时间、质量和物质运动之间的联系。狭义相对论建立后 ，不断 受到实践的检验和证实。相对论是物理学理论的一场重大革命，它否定了牛顿的绝 对时空观，揭示了时间 和空间的内在联系和统一性；同时也改造了牛顿力学，揭示了

2、质与能的内在联系，对引力提出了全新的解释，对现代物理学的发展起到了不可估 量的作用，可以说,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相对论的基本假设是相对 性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义 相对论和广义相对论的区别是，前者 讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系 之间的物理定律，后者则推广到具有加 速度的参照系中（非惯性系，并在等效原理 的假设下，广泛应用于引力场中。本实验就是通过对快速电子的动量及动能的同时测定来检验动量与动能之间的 相对论 关系。为了验证狭义相对论的动量与能量关系，需要一个速度接近光速的实 验

3、对象,现实生活中,只有核辐射的粒子速度能接近光速，在此我们采用3粒子作为 实验对象。实验方案:1.1相对论效应经典力学总结了低速物理的运动规律，它反映了牛顿力学的绝对时空观：认为时 间和空间是两个独立的概念，彼此之间没有联系；同一物体在不同惯性参考系中观 察到的运动学量(如坐标、速度等可通过伽利略变换而相互联系。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化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，在所有惯性参考系中，光在真空中的传播速度为同一常数。在此基础上，爱

4、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”。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：(1式中,20Bm m，称为物体的运动质量,B = v/c，为光速。相对论的能量为：E=mc2 (2这就是著名的爱因斯坦质能关系式。式中,mc 2是运动物体的总能量。当物体静止时,v=0,物体的能量为E 0=m0c 2,称为静止能量；两者之差为物体的动能E k，即mvv m p =-=OB? ? -=-=11E 220202B c m c m me k （当B 0.6610.1841.17i.33道数(CH)162.

5、8947. 70282319. 252使用B源进行探测,源位置为10.0cm处表格二宦标数据n7Cs叱O坐标(cm)0.6610.141.171.33道数(CH)162,8947. 70282319. 25实际数据坐标(cm)19. 7125.8027.7934. 8219. 9325, 9127.9234.8810S. 2&211 51254 53371- 15平均值107.6221 L 33252. 25374. 31备注：选择四个孔分别为第2、4、6、8个将表中的数据填入到数据处理软件进行数据处理，得到拟合曲线如附图所示以 及得到的信息如下表格:10$, 28214, 51254* 53

6、374. 45平均伯107*62214. 33252.25374. 31序号測最位置(cm)測量道数实验所得pc (mev)能量(mev)珅论ffeci mev)谋差119. 71107(X 879080. 5340. 91151-3. 56*225.86214L 451810. 9791. 399683. 72%32L 29250L 63909L 130L 559615. 09%434. 823743742.298331. 6562. 10565虫15%53 L 883812. 30394L 6579. 35%五、实验注意事项1闪烁探测器上的高压电源、前置电源、信号线绝对不可以接错；2. 装

7、置的有机玻璃防护罩打开之前应先关闭B源；3. 应防止B源强烈震动，以免损坏它的密封薄膜；4. 移动真空盒时应格外小心，以防损坏密封薄膜；六、实验结论通过本次实验，我们利用B射线源的电子流性质，使用多道分析器以及闪烁 探测器，测 量快速电子的动能，测量快速电子的动量， 来验证快速电子的动量与动能之间的关系符合相 对论效应。在林老师的指引下，我们了解到为什么要选择 使用137 Cs, 60Co来进行定标，因 为在上学期的学习中，我们已经对他们的性质都已是非常熟悉，所对应的峰位信息等都很清楚。以及为什么要用B射线源来做本实验。同时通过对本实验的研究，我们也回顾了上学期有关于这几个放射源的相关性质。每一次做林老师的实验都是很有收获的，积极地动脑筋思考一些深层次的问题，令我们不仅了解表