相对论效应实验装置的改进与分析讨论

周霞 邝家星 陈忠阳 魏源 马丹阳

摘 要：快速电子验证相对论效应实验对学生透彻的了解掌握相对论有着重要的帮助。此文分析了传统实验装置不足之处，针对不足之处对实验装置做出了几点改进，并通过前后对比实验，达到了减小实验误差的目的，更好的验证了相对论效应。

关键词：快速电子; 相对论效应; 实验装置改进

中图分类号：G642.3         文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2019）10-136-001

1.引言

狭义相对论讨论的是高速物体运动规律。在实际教学中学生对相对论概念很难有清晰的认识。用快速电子验证相对论效应实验可以让学生有感性的认识。传统装置具有入射粒子垂直度不够高;真空度不够;移动探头产生讀数误差等缺点。本文将针对这几点提出对装置的改进意见。

改进二：同时我们重新设计了真空系统，利用二级机械泵将磁谱仪真空盒与油扩散泵内的真空度降到10-1Pa，然后打开油扩散泵的冷却水，接通扩散泵热电源，使被抽气体分子越过界面被前级泵（机械泵）抽走。通过上述改进，磁谱仪真空盒内的真空度可达到10-5Pa，从而有效减少空气分子与入射粒子的碰撞。[3]

改进三：由于传统装置是手动控制探头，必然会造成误差。所以，我们利用加装在闪烁探头上的步进电机（将电脉冲信号转变为线位移），以此确保闪烁探头等间隔移动，有效避免实验者操作误差，同时也方便数据处理及作图。[3]

基于以上三点改进装置进行实验后，发现得到的数据能更精准地验证快速电子的能量与动量的相对论关系。

4.结语

综上所述，通过三点改进（使用Pb准直器提高放射源入射粒子的垂直度;提高真空盒的真空度;在探头处添加步进电机减小读数误差），我们更精确地验证了快速电子动量和动能的相对论关系，让学生对抽象的理论有感性的认识。

参考文献：

[1]陈玲燕.改进型验证相对论效应实验装置[J]工科物理，1998，8（5）：23-25

[2]戴亚飞.快速电子验证相对论效应实验中几个问题的分析[J]大学物理实验，2003，11（1）：16-19

[3]刘志军.快速电子验证相对论实验中探测器定位方法的探讨[J]太原师范学院学报（自然科学版），2008，7（2）：138-139

[4]李国庆，陶敏龙，李加兴.近代物理实验[M]北京：科学出版社，2012：165-170