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狭义相对论是思维进入误区的结果(十)

杨升山 (mzhyss@126.com) 上传2007.04 浏览170


十 高速带电粒子在匀强电场中受力分析

测量高速带电粒子时,往往使用匀强电场与匀强磁场组成的速度选择器,而这种选择器测出高能粒子的速度始终认为没超过光速。与狭义相对论预言值是符合的。这就是狭义相对论统治高能物理学九十余年的主要原因。对于带电粒子在匀强电场中的受力分析,许多教科书中都有叙述,但都讲明适用于带电粒子运动速度远小于光速的情况,对于这些叙述,这里不再重复。在测量出现误差的情况下,看看是不是计算公式有问题,对判断真理是有好处的。我只想分析一下带电粒子在匀强电场中受力与运动速度的关系。

匀强电场中放置不带电粒子,这粒子不受力。可见带电粒子是通过电场作用才受力的。匀强电场的电场强度,是由静止的单位电荷测定的,这无可非议。当带电粒子以速度V运动后,在匀强电场方面看来,该电荷受力是不是和原来的一样呢?

我在这里仅分析匀强电场方向与带电粒子的速度方向垂直的情况。因为这种情况在速度选择器中应用着,且比较容易分析。

我们知道,电场对电荷的作用是通过电荷的电场才发生作用的,而电荷的电场又以光速向周围传播。在匀强电场方面看来,就出现如图所示情况

       

图一                                  图二

那就是电荷发出电场后,自身也发生了移动。由于速度V与C的关系,会出现图一与图二两种情况,但在作用点A看来,道理是一样的。那就是AO1=Ct O1O2=Vt

而(AO2)2=(vt)2+(ct)2

场强与距离的平方成反比。AO1是电场传播距离。,AO2是实际距电荷距离。所以在A点测得的电场强度,比实际距离计算值要大。它们的比值是(AO2)2/(AO1)2=1+v2/c2

当t趋于O时,在A点受的力就可看成电荷受匀强电场的力,那么受的力也大。

另外,我认为电场并不是连续的,而是波动的。只是还没有证实。

电荷在匀强电场作用下受力,可能是F=qE(1+v2/c2)

电荷在匀强磁场中的受力(洛仑兹力)公式可能是F= qBv (经验公式)

这样,速度选择器中的公式就不再是qE=qVB.而是qE(1+v2/c2)=qBv

用这个公式算出速度选择器的速度比原来算出的要大一些,而在低速时算的结果是相同的。这样超光速的粒子就已经很多了。

我由于条件限制,不能作实验进行验证,建议有条件的老师们去试一试,可能还会有新的发现。

自然界的现象是很复杂的,我们只是尽可能多知道一些,还有许多问题需要探索。

至于迈克耳逊-莫雷等进行的光的干涉试验,历来都有许多不同的解释。光信号经过放在地面上的镜反射后,带上了地球运动的信号,可能是造成这种实验结果的主要原因。另外,速度的合成法是矢量法。太阳光的方向和地球绕日轨道运行速度的方向几乎是垂直的,造成速度变化不明显也是很现实的。

光又有频率与波长两种物理量,我们可以感觉到频率的改变。而运行中的光波波长又不改变,那么改变的就只有波速了。

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