1 / 44

September 2006

Eksperimentelle øvelser i Speciel Relativitetsteori. September 2006. Var han ude på et skråplan?. ’Galilæisk’ relativitet.

ashtyn
Download Presentation

September 2006

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Eksperimentelle øvelser i Speciel Relativitetsteori September 2006

  2. Var han ude på et skråplan? ’Galilæisk’ relativitet

  3. ”Luk dig selv inde i den største kahyt under dæk på et stort skib, og medbring nogle fluer, sommerfugle og andre små flyvende dyr. … Med skibet liggende stille, observér omhyggeligt hvordan de små dyr flyver med ens fart mod alle sider af kahytten…. Når du har observeret alle disse ting omhyggeligt (om end der ingen tvivl er om at når skibet ligger stille må alting foregå på denne måde), få skibet fremad med en hvilken som helst fart, bare så længe bevægelsen er jævn og ikke fluktuerer den ene og anden vej. Du vil ikke opdage den mindste forandring i alle de nævnte effekter, ej heller ville du udlede fra nogen som helst af dem om skibet bevægede sig eller lå stille.”

  4. Demonstration: Et legemes acceleration er uafhængig af dets masse – ækvivalensprincippet…

  5. Kommentar • "I de sidste minutter af den tredje månevandring blev et kort demonstrationseksperiment udført. Et tungt objekt (en 1,32 kg geologisk hammer) og et let objekt (en 0,03 kg falkefjer [Apollo 15’s månemodul hed `Falk']) blev frigjort samtidig fra omtrent den samme højde (ca. 1,6 m) og kunne falde til overfladen. Inden for nøjagtigheden af frigørelsens samtidighed blev objekterne observeret at gennemgå den samme acceleration og ramme måneoverfladen samtidig, hvilket var et resultat forudsagt af veletableret teori [nemlig ækvivalensprincippet], men ikke desto mindre beroligende både i betragtning af antallet af seere, der var vidne til eksperimentet, og det faktum, at hjemrejsen var baseret på gyldigheden af netop den testede teori."

  6. Apollo 15, 1971

  7. Rummet krummer

  8. Journaler • Efterligning af ’den ægte vare’: Hovedformål: forståelighed • Indsæt figurer, beregninger, usikkerhedsberegninger/estimater • Bemærk overraskende resultater • Journalen rettes og godkendes (eller returneres) umiddelbart efter øvelsen

  9. Formelle krav • Bestået eksperimentel del: • Alle 3 eksperimenter har været udført • Fremmøde ved mindst 2 ’besøg’ (af 3) • Godkendte journaler • Iøvrigt en aktiv deltagelse

  10. Sikkerhed

  11. Sikkerhed

  12. Synkroniserede ure!

  13. Oscilloskop, multimeter

  14. Oscilloskop

  15. Autoset (panic!) Measure Acquire Position (V) Position (V) Trigger-level Position (t) trigger Volts/div Volts/div Sec/div Input

  16. ca. 100 mV | 20 ns | Typisk puls fra scintillator

  17. DC/AC, lyd Multi-meter valg Lille strøm, <400 mA Jord (nul, stel, common) Spænding el. Modstand (max 1000 V DC el. 750 V AC) Stor strøm, < 10 A

  18. Eksperimentelle øvelser i fysikuddannelsensbachelor-program

  19. http://www.phys.au.dk/~ulrik/Eksperimentelt-program-Aug-05.pdfhttp://www.phys.au.dk/~ulrik/Eksperimentelt-program-Aug-05.pdf

  20. Øvelserne

  21. Lysets fart

  22. Ole Rømer, 1670erne

  23. Lysets fart c = 2 dFR 2 2 dOR/s = 24d2OR/s dFR = 3dOR = 3dLR

  24. Lysets fart

  25. Kernereaktioner

  26. Kernereaktioner • Energiproduktion i Solen: p + p  pn + e+ + e pn + p  3He +  3He + 3He  4He + 2p Brint, helium, kulstof ... (jern)  slut! (6 mia.) Beta-henfald: n  p + e- + ύe p  n + e+ + e

  27. Din krops atomer... • I din krop: • H, C, O, K, Fe • Ni, Cu, Se, I • Ved Big Bang: • Kun H, He, (Li) En stjerne DU er stjernestøv! SN 1987A Krabbetågen, 1054

  28. Bevarede størrelser (eksempler): • Impuls • Energi • Ladning • Nukleontal • Godt humør 

  29. p1 + p2 = p3 + p4E1 + E2 = E3 + E4 E = Ekin + m0c2 Ekin,3 + Ekin,4 - Ekin,1 - Ekin,2 = -( m0,3+ m0,4 - m0,1 - m0,2)c2 Ekin = -( m0,3+ m0,4 - m0,1 - m0,2)c2 Q = ( m0,1+ m0,2 - m0,3 - m0,4)c2 Ekin,2 = 0 Qexp = Ekin,3 + Ekin,4 - Ekin,1 Qexp = (p3)2/2m0,3 + Ekin,4 - Ekin,1 p1 = p3 + p4 (p3)2 = (p1)2 + (p4)2 -2p1p4cosθ Qexp = Ekin,1(m0,1/m0,3 - 1)+ Ekin,4(m0,4/m0,3 + 1) – 2cosθ (Ekin,1m0,1/m0,3 Ekin,4m0,4/m0,3)1/2

  30. Myonens levetid

  31. Kosmisk stråling eV 1 keV 103 MeV 106 GeV 109 TeV 1012 PeV 1015 EeV 1018 ZeV 1021 Meget energirige partikler (protoner eller fotoner) bombarderer Jorden Giver ‘byger’ af elementarpartikler

  32. Myonenes levetid Typisk 10 km Typisk 1 m C= 300.000 km/s = 0.3 km/s Myonens levetid i hvile: 2.2 s !?

  33. Lufts brydningsindeks

  34. http://www.colorado.edu/physics/2000/schroedinger/index.html • Interferens: (princip, mere i Axels forelæsninger) Fase-forskel (vejlængde-forskel):

  35. Interferens A = sin2(x)

  36. LIGO interferometret 2 arme a 4 km Forventet (håb?): x=10-18 m Proton-diameter: x=10-15 m

  37. Lufts brydningsindex Total optisk vejforskel i Michelson interferometret er: S+2nl = p S =  2nili n = 1.000292 (ved 589.3 nm, 101325 Pa og 20 C) For tomt rør: S+2l = (p-N) Forskel: 2(n-1)l = N

  38. Elektronens relativistiske masse

  39. Elektronens relativistiske masse

  40. Elektronensrelativistiskemasse Time-Of-Flight (TOF) S1 S2 Radioaktiv kilde

  41. Elektronens relativistiske masse

  42. God fornøjelse! Ulrik I. Uggerhøj 525-328 ulrik@phys.au.dk 8942 3738

More Related