近代物理chppt課件(2)-資料下載頁(yè)
2025-05-03 18:36本頁(yè)面
【正文】 介子靜止衰變 中，正電子 和 介子的最大動(dòng)能是多少？已知 e0 νeπK ??? ＋＋＋K＋e 0π四維動(dòng)量能量守恒方程為 一、動(dòng)心系和反應(yīng)有效能 167。 36 兩體反應(yīng) 或用速度表示 0222111 ?? vmγvmγ ??動(dòng)心系： 使粒子系總動(dòng)量為零的參考系。 021 ??? ppp ???對(duì)于經(jīng)典力學(xué)： 動(dòng)心系就是質(zhì)心系。 對(duì)相對(duì)論： 動(dòng)心系一般不與質(zhì)心系重合。 若在實(shí)驗(yàn)室 SL系中，入射粒子 m1的動(dòng)量 沿 x軸，靶粒子 m1靜止。則它們?cè)趧?dòng)心系中的動(dòng)量能量四維矢量用洛倫茲變換分別寫(xiě)為 1p? /00000100001000/001111???????????????????????????????????????????????cEpγγβγβγcEp 000000100001000/00222???????????????????????????????????????????????cmγγβγβγcEp由此可得 22212111111)()/(cγmEcγ βmpEcβpγEcβEpγp????????????β為動(dòng)心系相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室系沿 x軸的速度。 42122112211cmcpEcmEcpβ????根據(jù)動(dòng)心系條件 解得 021 ?? ?? pp反應(yīng)有效能 動(dòng)心系中的總能量為 ??? ?? 21 EEE動(dòng)心系中 021 ??? ??? ppp所以 就是體系的不變質(zhì)量。 cE /?根據(jù)四維間隔不變性 2222022221202 )()( cmpppppp ???????2222121 )()( cEcmcEp ?????即2212121 )()( cmcpE ??代入 得 4224212212 2 cmcmcmEE ????—— 反應(yīng)有效能 反應(yīng)有效能可全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)生成物的靜質(zhì)能 221211 , cmEcmE ????高能物理中 2212 cmEE ??這樣在實(shí)驗(yàn)室系中做實(shí)驗(yàn)，不僅會(huì)使得能量利用率很低，而且也會(huì)使得反應(yīng)有效能的增加越來(lái)越困難。 為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)出對(duì)撞機(jī)，將實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)為動(dòng)心系，在動(dòng)心系中做實(shí)驗(yàn)。 二、反應(yīng)閾能 21thk t h cmEE ???????? 242342242122th2 cmcmcmcmcmE吸熱反應(yīng)所需的能量，是由入射粒子的動(dòng)能提供的。 入射粒子的能量必須大于或等于某一閾值 Eth，反應(yīng)才能發(fā)生。該閾值即為該反應(yīng)的閾能。 在閾能反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物在動(dòng)心系靜止，無(wú)動(dòng)能，反應(yīng)有效能全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物靜質(zhì)能。 2242242122423th 2)()(cmcmcmcmcmE ????? ???????43f21immmmmm由此可以解出 其中 Q為反應(yīng) Q值， mi和 mf 分別為初態(tài)和末態(tài)總質(zhì)量。 22f2i2242i42fk t h 22 mmmQcmcmcmE ??????解： )22(2)()(pπpπppppth00mmQmmmmmmQE ???????????M e e V) ( ?????例 16. 兩高能質(zhì)子碰撞產(chǎn)生 介子， 試求此反應(yīng)的閾動(dòng)能。 0πpppp ????0π,/M e 2p cm ? ./M e 3 5 2π 0 cm ?已知 M e 3 5??2π2πpp2pp c)c(c)( 00 mmmmmmQ ???????解： ./M e 3 8 2c例 17. 為了通過(guò)反應(yīng) 來(lái)發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子 ，加速器的能量應(yīng)有多大？質(zhì)子與反質(zhì)子的質(zhì)量相同，都是 pppppp ?????p2p2pp c2c)4(2 mmmQ ????2pppth c6326mQmmQE ??????G e V6 3 e 3 86 ???三、角分布的變換（自學(xué)） 167。 37 相對(duì)論多普勒效應(yīng) 問(wèn)題： 一個(gè)相對(duì)于地球的速度為 v 的星體，或者一個(gè)相對(duì)于觀察者的速度為 v 的發(fā)光原子，其輻射頻率為ν,波長(zhǎng)為 λ。設(shè)地面觀察方向與其運(yùn)動(dòng)方向成 θ角 ,如圖所示，試問(wèn)地面觀察者 O測(cè)得的頻率是多少？ ??觀測(cè)者光源v? o??觀測(cè)者光源v? o 若地面觀測(cè)者 O在光源正前方， θ= 0。由于光源以速度 v 朝 O飛來(lái)， O 觀測(cè)到的波長(zhǎng)為 22 /1)(39。)(39。cvTvcTvc??????其中 T’是觀測(cè)者測(cè)到的周期， T是光源固有周期。 T’與 T 滿足愛(ài)因斯坦膨脹關(guān)系 22 /139。cvTT??所以地面觀測(cè)者測(cè)得的頻率為 cvcvνTvccvccν/1/1)(/139。39。22???????? 若地面觀測(cè)者 O在光源正后方， θ= π。 地面觀測(cè)者測(cè)得的頻率為 cvcvνν/1/139。???— 頻率升高 — 頻率降低 2222/1/139。39。 cvνcT cvccν ????? ?22 /139。39。cvcTcT????地面觀測(cè)者測(cè)得的頻率為 — 頻率降低 若地面觀測(cè)者 O在與光源運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上，θ= π/2。地面觀測(cè)者測(cè)得的波長(zhǎng)為 一般情形 cvcvνν/c os1/139。 22????地面觀察者在與光源速度成 θ角的方向上觀測(cè)時(shí) 22 /139。 cvνν ??討論： 1. θ=0、 π時(shí)的多普勒現(xiàn)象為 縱向多普勒效應(yīng) 2. θ=π/2時(shí)的多普勒現(xiàn)象為 橫向多普勒效應(yīng) 光源以速度 v 朝 O飛來(lái) cvcvνν/1/139。???光源以速度 v 遠(yuǎn)離 O飛去 cvcvνν/1/139。???— 頻率升高 — 頻率降低 — 頻率降低 練習(xí) 1 用相對(duì)論討論光子的基本屬性 2mchE ?? ? 220 1 cumm ??由 可知 才能為有限值，只有時(shí)當(dāng) mm,cu 00 ??一切以光速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，其靜止質(zhì)量必為零。 即：光子在任何參考系中均以光速運(yùn)動(dòng)，找不到與光子相對(duì)靜止的參考系。 ??chchcEm ???22光子光子的質(zhì)量： 作 業(yè)： 課本 P581 、 、 、
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