相对论力学：电子能量、动量及运动速度的

关系与质荷比

e

/

m

的测量

MIT

物理系

（时间：

2007

年

8

月

24

日）

本实验研究电子在接近光速运动时其能量、动量和运动速度之间的关系。目的为将实验

的结果与经典理论和相对论理论相比较，并求出电子的质荷比

e/m

。

1.

预习问题

1.

比较经典理论和相对论理论对于能量、动量和速度关系的描述。

2.

实验中使用的高能电子来自放射性同位素

90

Sr

和其衰变产物

90

Y

。

描述该同位素衰变过程

以及释放电子（

β

射线）的能谱。

3.

半导体二极管探测器是如何工作的？估算

Si

（每对为

0.5eV

）中

280 

keV

电子信号的电

荷。

4.

该实验需要的真空要有多好？

5.

计算磁场大小为

110 Gauss

时，

抵消施在电子所受电磁力需要的电压。

假设设备的几何设

置如图

1

，

质荷比

e

/

m

已知，

且相对论动力学已被证明为正确。

（该计算结果能做为在典型

磁场中找最大计数率时，电压选择器所在范围的提示。

）

6.

电压选择器由两个相距

d

 = 0.185 cm

的平板组成。使用与先前问题相同的参量，

a

）能进

入该选择器的电子动量为多少？

b

）对于动量最高和最低电子让其能经过选择器，选择器

的电压差



V

应为多少？

1.1 

实验指导中使用的单位

本实验指导使用高斯单位制，其中在静止场中运动电荷受力为：