Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

marthasg._ edited
revision #20792 parent #20791 ← older
@@ -1,11 +1,40 @@
### Условие
−$14.4.7.$ [Вставьте условие задачи]
+$14.4.7.$ Электрон, пролетая через поле неподвижного плоского конденстаора, получает поперечный импульс $p$. Скорость электрона на входе в конденсатор равна $ \beta c$ и направлена параллельно его платсинам. Какой поперечный импульс получает электрон, если, наоборот, конденсатор со скоростью -- $\beta c$ пролетает мимо первоначально подвижного электрона? Во сколько раз поперечная скорость, приобретенная электроном в первый раз, будет меньше поперечной скоррости, полученной электроном второй раз?
### Решение
−.
+Пусть в собсвтенной системе отсчёта конденстаор (где он покоится) поле между пластинами равно $E$, а длина пластин (собственная) равна $l$. Отклонение электрона сичтаем малым.
+Случай 1:
+Электрон летит со скоростью $\beta c$ вдоль пластин неподвижного конденсатора. В его системе -- только электрическое поле $E$ (магнитного нет, конденсатор покоится).
+Время полета:
+$$t_1 = \frac{l}{\beta c}$$
+Приобретенный поперечный импульс:
+$$ p = e E t_1 = \frac{e E l}{\beta c} \ \ (1)$$
+Продольная скорость электрона $( \beta c)$ много больше поперечной, поэтому полная скорость $\approx \beta c$, и
+$$ p = \gamma m v_1, \ \ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \beta^2}}$$
+$$ v_1 = \frac{p}{\gamma m} = \frac{p}{m} \sqrt{1- \beta^2} .$$
+
+Случай 2:
+Теперь конденсатор летит со скоростью $\beta c$ мимо покоящегося электрона. Перейдем к полям в системе электрона, преобразовав поля из системы конденсатора:
+$$ E_2 = \gamma E, \ \ B_2 = \frac{\gamma \beta E}{c}$$
+(поперечное электрическое поле усиливается, и появляется магнитное).
+
+Пластины при этом испытывают лоренцево сокращение: $l_2 = \frac{l}{\gamma}$.
+Конденсатор пролетает мимо электрона за время:
+$$t_2 = \frac{l_2}{\beta c} = \frac{l}{\gamma \beta c} = \frac{t_1}{\gamma}$$.
+Электрон почти неподвижен (его скорость мала - эффект малого отклонения), поэтому магнитная сила $e \mathbf{v} \times \mathbf{B}$ пренебрежима мала (она первого порядка малости от $v$), и работает практически только электрическая сила:
+$$ F = e E_2 = \ e \gamma E$$
+Импульс, полученный электроном:
+$$ p_2 = F \ t_2 = e \gamma E \cdot \frac{t_1}{\gamma} = e E t_1 = p$$
+То есть поперечный импульс получается точно такой же, как и в первом случае. Усиление поля (в $\gamma$ раз) в точности компенсируется сокращением времени взаимодействия ( в $\gamma$ раз).
+Поскольку теперь электрон почти покоится ( его скорость $v_2$ -- единственная и малая составляющая полной скорости), $\gamma_2 \approx 1:$
+$$ p_2 \approx m v_2 \Rightarrow \ v_2 \approx \frac{p}{m}$$
+Сравняя скорости получаем:
+$$ \frac{v_1}{v_2} = \frac{\frac{p}{m} \sqrt{1 - \beta^2}}{\frac{p}{m}} = \sqrt{1 - \beta^2} = \frac{1}{\gamma}$$
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+1) Поперечный импульс во втором случае такой же: $p_2 = p$.
+2) $\frac{v_2}{v_1} = \frac{1}{\sqrt{1- \beta^2}}$