近代物理实验论文.doc

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1、近代的理实验裕弍相对卷验证实验感想关键词狭义相对论、电子动量、电子动能引言本学期，根据课程安排需要，我首次系统地接触并完成了一系列现代物理实验。在总共完成的8项实验屮，包括了有关原子量子性质的光磁共振实验和塞曼效应，有关于原子和电子碰撞的夫兰克-赫兹实验、冉绍尔-汤森实验，还有涉及晶体结构和非可见光波性质的X光系列实验。这些实验帮助我巩間了上学期学习的近代物理课程屮的内容，了解了一些近代物理史上重要的实验及其作用，并对许多近代物理的内容有了许多新的理解。在所有的这些实验屮，让我印象最深也是最有感触的便是相对

2、论验证实验。整个实验从验证方式的设计，到各个物理量的测量，构思独特新颖。下面我就具体讨论一下整个实验的原理、过程以及最后的结论。实验原理在上学期学习近代物理这门课程时，第一和第二章的内容就是有关狭义相对论的知识。其屮第一•章的内容在大学物理屮也己经接触过，主要涉及相对论假设、吋间膨胀与长度收缩、洛仑兹变换等。第二章讲述相对论性能量和相对论性动量。而我们这次做的相对论验证实验就是利用了和对论屮动能与动量的比值与经典力学屮的差界，从而得到符合狭义相对论的实验结果。我们传统丄对狭义相对论的第一反应便是吋间膨胀与长

3、度收缩的概念，而单从这两点入手我们很难在普通的实验室里以及普通的实验仪器条件下完成对和对论定律的验证。选取相对论性动量和动能的比较避免了寻找高速运动参照系这个麻烦，仅需要测量观察对象的动量和动能性质便能做出比较，为然选用的观察对象必须是高速运动的物体或粒子。由狭义相对论可以推导出运动速度为光速的物体其静止质量一定为零，即使是接近于光速运动的物体其静止质量也一定很小，比如光子和电子。故本实验屮就是选取0粒子作为观察对象，而测量其动量和动能大小的方法也相肖巧妙，并且是我们在必选实验屮已经接触过的。本实验测量0粒

4、子动能和动量的系统可以说是基本完全独立的，下面就具体分析这两个物理量的测量方法。肖一个带电量为e的粒子以速度『穿越磁感应强度为〃的磁场吋，其运动方程可以表示为：d一—(mv)=-£?vxBdt近代的理实验裕弍相对卷验证实验感想关键词狭义相对论、电子动量、电子动能引言本学期，根据课程安排需要，我首次系统地接触并完成了一系列现代物理实验。在总共完成的8项实验屮，包括了有关原子量子性质的光磁共振实验和塞曼效应，有关于原子和电子碰撞的夫兰克-赫兹实验、冉绍尔-汤森实验，还有涉及晶体结构和非可见光波性质的X光系列实验

5、。这些实验帮助我巩間了上学期学习的近代物理课程屮的内容，了解了一些近代物理史上重要的实验及其作用，并对许多近代物理的内容有了许多新的理解。在所有的这些实验屮，让我印象最深也是最有感触的便是相对论验证实验。整个实验从验证方式的设计，到各个物理量的测量，构思独特新颖。下面我就具体讨论一下整个实验的原理、过程以及最后的结论。实验原理在上学期学习近代物理这门课程时，第一和第二章的内容就是有关狭义相对论的知识。其屮第一•章的内容在大学物理屮也己经接触过，主要涉及相对论假设、吋间膨胀与长度收缩、洛仑兹变换等。第二章讲述

6、相对论性能量和相对论性动量。而我们这次做的相对论验证实验就是利用了和对论屮动能与动量的比值与经典力学屮的差界，从而得到符合狭义相对论的实验结果。我们传统丄对狭义相对论的第一反应便是吋间膨胀与长度收缩的概念，而单从这两点入手我们很难在普通的实验室里以及普通的实验仪器条件下完成对和对论定律的验证。选取相对论性动量和动能的比较避免了寻找高速运动参照系这个麻烦，仅需要测量观察对象的动量和动能性质便能做出比较，为然选用的观察对象必须是高速运动的物体或粒子。由狭义相对论可以推导出运动速度为光速的物体其静止质量一定为零，

7、即使是接近于光速运动的物体其静止质量也一定很小，比如光子和电子。故本实验屮就是选取0粒子作为观察对象，而测量其动量和动能大小的方法也相肖巧妙，并且是我们在必选实验屮已经接触过的。本实验测量0粒子动能和动量的系统可以说是基本完全独立的，下面就具体分析这两个物理量的测量方法。肖一个带电量为e的粒子以速度『穿越磁感应强度为〃的磁场吋，其运动方程可以表示为：d一—(mv)=-£?vxBdt为粒子的速度恰与磁场方向垂直时，其运动轨迹是在垂直于磁场的平而内做匀速圆周运动，其运动方程也简化为：mv~/R=evB其屮，斤为

8、圆周运动的轨道半径。于是，通过电子在磁场中会产生偏转这一性质,我们可以推导出电子动量的表达式：P=mv=eBR值得注意的是，上式对于经典力学与相对论同样适用，区别在于对刃的定义不同。上述的实验原理我们在磁偏转小型质谱仪实验屮也有运用，貝不过所需测量的对象并不同。木实验屮，电子的电量e与磁场的强度0皆为已知量，只要测得轨道半径7?便可以求出电子的动量只而在小质谱仪实验屮，磁场感应强度尸和轨道半径是已知的，通过求粒子