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光電效應和康普頓效應深入地揭示了光的粒子性的一面.前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外還具有動量。
(1)由狹義相對論可知,一定的質量m與一定的能量E相對應:E=mc2,其中c為真空中光速。已知某單色光的頻率為ν,波長為λ,該單色光光子的能量E=hν,其中h為普朗克常量。試借用質子、電子等粒子動量的定義:動量=質量×速度,推導該單色光光子動量表達式。
(2)康普頓在研究X射線與物質散射實驗時,他假設X射線中的單個光子與輕元素中的電子發(fā)生彈性碰撞,而且光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣,既具有能量,又具有動量。現(xiàn)設一光子與一靜止的電子發(fā)生了彈性斜碰,如圖所示,碰撞前后系統(tǒng)能量守恒,且動量守恒定律遵循矢量法則,在互相垂直的兩個方向上,作用前后的動量也守恒。
①若入射光子的波長為λ0,與靜止電子發(fā)生斜碰后,光子的偏轉角為α=37°,電子沿與光子的入射方向成β=45°飛出,求碰撞后光子的波長λ和電子的動量p(sin37°=0.6,cos37°=0.8);
②光子與固體靶中的電子(電子的動能很小,初狀態(tài)可認為靜止)發(fā)生碰撞后,波長如何變化?試從理論上定性說明。

【答案】(1)該單色光光子動量表達式為:
p
=
h
λ

(2)①碰撞后光子的波長為
7
5
λ
0
,碰撞后光子的動量為
3
2
7
?
h
λ

②光子與固體靶中的電子(電子的動能很小,初狀態(tài)可認為靜止)發(fā)生碰撞后,波長變長
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:52引用:2難度:0.4
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