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基于爱因斯坦-德哈斯效应的多功能教学试验仪开发-电动力学研究会
基于爱因斯坦-德哈斯效应的
多功能教学实验仪开发
徐 岩
山东科技大学电子学
2014.10.17
指导教师:徐岩 王学水 王守海
参加学生:咸夫正 吕杨
周智飞 张奉飞 屈云秀 任森生
获奖情况:
2013年山东省第五届大学生物理科技创新大赛特等奖
“基于隧道磁电阻效应的低功耗位移测量仪”;
2013年山东省第五届大学生物理科技创新大赛二等奖
“爱因斯坦-德哈斯效应演示仪”
目录:
1 背景介绍
2 爱因斯坦—德哈斯实验原理
3 多功能教学实验仪设计
3.1 铁棒转动
3.2 磁滞回线测量
4 总结
1 背景介绍
1820年,安培分子电流假说
安培 《电动力学现象的数学理论》
安培认为构成磁体的分子内部存
在一种环形电流——分子电流。由于
分子电流的存在,使得每个分子成为
一个小磁体,两侧相当于两个磁极。
通常情况下磁体分子的分子电流取
向是杂乱无章的,它们产生的磁场互
相抵消,对外不显磁性。当受到外界
磁场作用时,分子电流的取向大致相
同,两端显示较强的磁体作用,形成
磁极,就被磁化了。当磁体受到高温
或猛烈撞击时,会使分子电流的取向
又变的的杂乱无章了,从而失去磁性。
安培分子电流假说提出之后一直缺乏
实验支持。1915年荷兰物理学家德哈 去
德国拜访爱因斯坦,在进餐时谈到,安培
分子电流假说已提出近百年,至今未能验
证,对此深感遗憾。爱因斯坦听后,当即
爱因斯坦 在餐桌上帮他构思了一个实验方案:利用
1879.3.4-1955.4.18
磁矩和角动量的对应关系,在铁棒磁化过
程中,磁矩的变化会引起角动量的变化,
从而使得铁棒转动,这样可以为分子电流
假说提供了实验支持。次年,德哈斯按此
实验方案获得成功,这就是著名的爱因
坦-德哈斯实验。
2 爱因斯坦—德哈斯实验原理
物质的磁性起源于基本粒子内秉的自旋运动和带电粒
子的轨道运动。通常磁矩的大小与对应运动的角动量大小
成正比,方向与对应运动角动量的方向平行或反平行。
根据安培分子电流假设。令原子的磁矩为µ ,磁矩的矢量
A
和为µ,令原子角动量P ,P 的矢量和为P ,则有
A A e
P P
A A e
当外磁场反向时,磁矩方向会发生变化,从而使得对应的
角动量也改变,这样由角动量定理,铁棒就会产生转动,
也必然会发生一个能够观察到的角度变化。
dP
B e
dt
实验装置:
德哈斯所设计实验装置的示意图如下,铁棒由悬丝悬挂在
支架上,并且悬丝上固定有小反射镜。铁棒放置于螺线管中央,
螺线管中通有直流电流。一束光打到反射镜上,并由反射镜反
射到一个装有标尺的白色屏上,整个装置放置于玻璃罩中。
实验过程:
1、正向接通螺线管电源
2、静置一段时间后
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