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电动力学
利用洛伦兹变换,分析电子在垂直电磁场(电场E,x方向,磁场B,y方向,且E>cB)中的运动,粒子初速度为0.
人气:474 ℃ 时间:2020-06-15 05:27:03
解答
因为初始一小段时间里电子速度还很小,所以可先列出经典矢量方程:-e(E+v×B)=m(dv/dt),它相当于两个标量方程:E-vz*B=-(m/e)(dvx/dt)、vx*B=-(m/e)(dvz/dt),联立这两个微分方程并结合初始条件不难解得:vx=-(E/B)sinωt,vz=(E/B)(1-cosωt),x=-(Em/BBe)(1-cosωt),z=(E/B)t-(Em/BBe)sinωt,其中ω=eB/m.仅当ωt很小时才能保证远小于光速从而以上四式正确.
取ω*T1哦,是应该这样解题,我的方法原则上虽然没错,但繁琐到没有实际意义了。逆变换有什么问题呢?它与一般书里给出的逆变换不同的只是x变成z、其它两个空间坐标依次调换而已,因为S'系在本题里是沿z方向相对S运动的,不像一般书上是沿x方向。将原来的xyz坐标中原来的x轴换成z轴,那么接下来只有两种替换方法:1)y轴不变,原来的z轴换成x轴;2)原来的y轴换成x轴,原来的z轴换成y轴。因为通常xyz坐标都要为右手螺旋坐标,而上述第二种变换满足此要求。所以,应该x轴换成z轴,y轴换成x轴,z轴换成y轴。不太明白你的疑惑在哪里,也不知你为何说“貌似最后的洛伦兹变换是错的”,请说得更清楚些。 现在发现,图中有一处问题:S'系中z'=0不对吧,应该是z'=-ut'吧!这样t=γt'也不对,应为t=γ[t'+u(-ut')/cc]=t'/γ;x倒没错。想了半天,感觉很是奇怪……若如题那样在新的惯性系里消除了磁场,那就不会有z'方向的加速度,变换回来,连z方向的位移都没有!这与始终在原惯性系中有磁场时z方向应有位移的状况矛盾!匀强磁场和匀强电场都不是真实的场,可能因此而导致了上述矛盾。如果是不均匀的磁场,就不会有任何惯性系中能完全消除磁场,从而使得z向的位移可以不为0。这似乎显得勉强,但想不出还能有什么别的原因了。
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