测量快速电子的动能与动量关系
实验9-5 测量快速电子的动能与动量关系
动量和能量是描述物体或粒子运动状态的两个特征参量,在低速运动时,它们之间的关系服从经典力学,但运动速度很高时,却是服从相对论力学。相对论力学理论是由伟大的科学家爱因斯坦(A. Einstein)建立的。
19世纪末到20世纪初期,相继进行了一些新的实验,如著名迈克尔逊—莫雷实验、运动电荷辐射实验、光行差实验等,这些实验的结果不能完全被经典力学和伽利略变换所解释,为解决这一矛盾,爱因斯坦于1905年创立了狭义相对论。基于相对论的原理,可以解释所有这些实验结果,同时对低速运动的物体,相对论力学能过渡到经典力学。
原子核发生β衰变时,放出高速运动的电子,其运动规律应服从相对论力学。通过测量电子的动能与动量,并分析二者之间的关系,可以达到加深理相对论理论的目的。
【实验目的】
1、进一步熟悉闪烁探测器的工作原理和使用
方法
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。
2、了解横向半圆磁聚焦谱仪的结构和工作原理,掌握测量快速电子动能与动量的方法。
3、验证快速电子的动量和动能之间的相对论关系。
【实验原理】
在经典力学理论中,运动粒子的动能Ek和动量p间的关系为
p2
Ek2m0 (9-5-1) pm0
其中m0为粒子的质量,是不变的,是粒子的运动速度。
在相对论力学理论中,粒子的动能Ek和动量p可以
表
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示为
pm()2Em()c (9-5-2) 2E0m0c
EEE0k
此处的质量m(υ)是运动速度的函数
m()m0
2 (9-5-3)
c2
其中m0称为静止质量,E0称为静止能量,对电子而言,E0=0.511MeV。由(9-5-2)式, 1