改进型验证相对论效应实验装置

验证相对论效应实验装置能够形象直观而又方便地验证快速电子的能量与动量的相对论关系．近年来的重新设计和改进在保留原有优点和特色的基础上改进了原装置的不足，突出了综合型、设计型的特点，真正达到了一机多用的目的，符合面向二十一世纪物理实验教学改革的趋势和方向．     

相对论效应实验及装置

相对论是近代物理学的两大支柱之一.因此透彻地了解和掌握相对论对于学习近代物理学具有重要的意义.为了进一步完善相对论的教学和充实近代物理实验的教学内容,我们参考国外某些实验的物理思想编排了验证相对论动量与动能之间关系的实验,并研制了相应的实验装置.本文就该实验的原理、装置及实验结果作一介绍.     

相对论效应实验中的数据处理

相对论效应实验是近年来新开设的较为成功的近代物理实验,目前已经编入我系及复旦、南开等院校物理系近代物理实验课程系列之中。有关该实验的原理和装置,作者已在本刊第7卷第4期刊登的“相对论效应实验及装置”一文中予以介绍。作为该文的续篇,本文将着重讨论相对论效应实验中有关数据处理方面的一些方法和特点。一、实验的总体安排本实验通过同时测定高速电子的动量值和动能来验证两者间具有相对论关系E_k=(p~2c~2+m~2c~4)~(1/2)-mc~2,并验证此关系在高能区(0.5～2.0MeV)明显有别于经典     

快速电子验证相对论效应实验中几个问题的分析

对快速电子验证相对论实验得到的能谱曲线中的两个蜂作了详细分析，并证明该实验不仅可以用来验证相对论，也可以用来验证全同粒子的不可分辨性以及X射线特征谱线与入射电子能量无关，只与靶材料有关的理论。     

相对论行波管高频系统的数值模拟及实验验证

 分别采用有限元算法软件（HFSS）和有限积分法软件（MAFIA）对相对论行波管盘荷波导慢波结构进行建模，求出了相应的色散曲线。在此基础上设计了可用于相对论行波管的一种宽带和一种窄带的盘荷波导结构。加工了它们的冷测模型，测试曲线和模拟曲线吻合很好，从而验证了这两种软件尽管计算方法不同，但都可以对行波管慢波结构本征值问题进行求解。     

快速电子验证相对论效应实验中几个问题的分析

快速电子验证相对论实验是近代物理实验中一个极其重要的实验，本对实验得到的能谱曲线中的两个峰作了详细分析，并证明该实验不仅可以用来验证相对论，也可以用来验证全同粒子的不可分辨性以及X射线特征谱线与入射电子能量无关，只与靶材料有关的理论。     

对多普勒效应验证实验仪器的改进

声源与接收器之间存在相对运动就会发生多普勒效应。目前，许多高校物理实验室使用的多普勒效应验证仪器只能验证接收器和声源在一条直线上时，接收频率与接收器运动速度的关系，对于声源运动以及相对运动与二者连线存在角度等情况还不能验证。因此，为了全面验证多普勒效应，在原装置的基础上进行了一定程度的改进，新的实验装置可以弥补原实验装置的不足。通过对实验数据的处理分析，计算出声速的相对误差在3%左右，验证了本实验装置的可靠性。     

有相对论效应的二维Fokker-Planck程序包的开发与应用

求解没有相对论效应的Fokker-Planck方程的程序包已于2002年完成。求解有相对论效应的Fokker-Planck方程的程序包，由意大利引进，该程序包是反跳平均的，考虑了捕获电子效应、各种不同加热模式下的准线性扩散系数。可用于描述托卡马克辅助加热情形的等离子体粒子的动力学过程，能够计算环形几何下电子和离子的分布函数，包含了波加热，中性束注入，粒子损失等效应。对HL-1M装置和HL-2A装置的实验数据分析非常有用。     

同轴相对论返波管中波束作用过程

根据同轴相对论返波管的特点建立了物理模型，采用时域有限差分法研究了同轴相对论返波管中波束作用过程。研究表明:同轴相对论返波管中波束作用的输出效率与两端反射系数密切相关，而且其内部场分布特点对于提高输出效率非常有利。经过优化设计，利用 500 keV, 4.0 kA 电子束流，微波起振时间为7 ns，输出效率大于38%，与以往数值模拟和实验结果符合较好。根据计算结果进一步分析得到，与空心相对论返波管相比，同轴相对论返波管中空间电荷效应的影响较小。     

验证广义相对论的实验

广义相对论建立近一个世纪，除了爱因斯坦指出的行星轨道近日点的进动、引力场中光线的弯曲、星系光谱线的引力红移等三项验证实验以外，雷达回波延迟和脉冲双星观察等实验也都验证了广度相对论的正确性。     

长杆的相对性转动

本文主要通过回顾和重新考察狭义相对论下长杆的匀速转动研究,指出伽利略公式在狭义相对论框架下是不自洽的.利用惯性系下的狭义相对论传递公式,通过连分数和递推关系,导出狭义相对论下匀速转动长杆的转速公式.这一相对性转动公式中,转动线速度总小于光速的情况,从而伽利略转动公式中的视界问题得到解决.文中还验证了相对论转动公式的自洽性,并比较了相对论长杆转动和经典转动的横向多普勒频移,其结果可用于检验相对性转动公式.     

多普勒效应验证实验仪器的改进

原多普勒效应验证实验仪器在使用过程中出现数据不稳定、重复性差、维修率高等问题.为了解决上述问题,提高实验的精度与准确度,对原实验装置的相关部分进行了改进.通过比较原实验装置和改进后的实验装置,分析了原实验装置的缺点与不足,并总结改进后装置的优点.     

一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景

 激光与相对论电子束的康普顿散射可产生高亮度、超短脉冲、辐射波长可调、峰值亮度高的准单色、极化X射线。这是一种新型的激光同步辐射光源，以其造价低、小型紧凑等特点受到人们的重视，成为当前研究的热点。介绍了激光同步辐射光源的性质和特点，对利用北京大学超导加速器装置的电子束产生激光同步辐射进行了初步计算和设计，该波段X射线显示出了诱人的应用前景。     

非完整转动相对论系统的Lindel?f方程

由转动相对论系统的Hamilton原理分别建立在广义坐标和准坐标下的Lindel?f方程及其改进形式,并从改进的Lindel?f方程导出新Chaplygin方程.最后说明由转动系统的相对论分析力学向普通分析力学过渡的方法. 关键词： 非完整约束 转动系统 相对论 Lindel?f方程 Chaplygin方程     

非完整转动相对论系统的Lindelof方程

由转动相对论系统的Hamilton原理分别建立在广义坐标和准坐标下的Lindelof方程及其改进形式,并从改进的Lindelof方程导出新Chaplygin方程. 最后说明由转动系统的相对论分析力学向普通分析力学过渡的方法.     

折衍混合单透镜的色球差校正研究

分析研究了小视场折射混合单透镜的设计中，当衍射面同时用于消色差和球差时光焦度分配的最优方案，得到了改进的光焦度分配公式，通过设计实例表明，由该改进公式可得到了较好的初始结构，能够有效地克服了衍射光学透镜校球差时产生的较大的色球差，验证了此改进公式的正确性和有效性，此改进公式对折衍混合系统的设计具有指导意义。     

球坐标动量空间下相对论Vlasov方程的数值算法

针对相对论Vlasov方程动量区间跨度大、难以计算的困难,将相对论Vlasov方程在球坐标动量空间中进行数值求解.对相对论Vlasov方程球坐标动量空间构造4阶非分裂守恒型数值格式.数值模拟相对论Landau阻尼问题并与解析理论进行比较,验证数值模型和算法的有效性.对激光等离子体相互作用进行初步模拟分析,表明通过采用球坐标下的动量空间,可在相对较少动量网格情形下,获得与粒子模拟可相互验证的结果.     

高中物理新课程中相对论的教学研究

论述了国内高中相对论教学研究的发展过程和高中物理新课程中有关相对论的教学内容.介绍了从1985～2012年初在相对论课堂教学中,国内诸多学者为此做的相关工作.指出了高中物理相对论教学研究的发展方向,即以科学素养教育为目标来设计课程,摸索出针对高中学生行之有效的教学策略.     

自旋不是轨道角动量的相对论效应——与许方官和高春媛商榷

对《大学物理》2000年第11期上发表的《氢原子的磁矩－对自旋的讨论之一》一提出了不同的看法，认为该错把相对论的流密度当成了非相对论的流密度，前不能在非相对论近似下过滤到后，在相对论情况下，自旋和轨道耦合在一起，不能互相独立，在非相对论情况下自旋独立于轨道运动而存在；因而，自旋不是轨道角动量的相对论效应。     

自旋粒子的相对论波函数

从相对论波动方程和Lorentz变换理论出发，讨论了自旋粒子的相对论波函数，并给出了求相对论粒子高自旋态的方法。