【題目】在不受外力或合外力為零的彈性碰撞中,碰撞前后系統(tǒng)同時遵從能量守恒和動量守恒.上述理論不僅在宏觀世界中成立,在微觀世界中也成立.康普頓根據(jù)光子與電子的彈性碰撞模型,建立的康普頓散射理論和實驗完全相符.這不僅證明了光具有粒子性,而且還證明了光子與晶體中電子的相互作用過程嚴(yán)格地遵守能量守恒定律和動量守恒定律.

1)根據(jù)玻爾的氫原子能級理論,,E1為原子的基態(tài)能量,En在第n條軌道運行時氫原子的能量),若某個處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到基態(tài),求發(fā)出光子的頻率.

2)康普頓在研究X射線與物質(zhì)散射實驗時,他假設(shè)X射線中的單個光子與晶體中的電子發(fā)生彈性碰撞,而且光子和電子、質(zhì)子這樣的實物粒子一樣,既具有能量,又具有動量(光子的能量hν,光子的動量).現(xiàn)設(shè)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,在互相垂直的兩個方向上,作用前后的動量也守恒.

a.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(zhuǎn)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).

b.試從理論上定性說明,光子與固體靶中的電子(電子的動能很小,可認(rèn)為靜止)發(fā)生碰撞,波長變長的原因.

【答案】1 2a. b. 散射過程遵循能量守恒:, 光子把一部分能量傳給了靜止的電子,頻率變小,由 ,波長變長

【解析】

1

得:

2a. 沿X射線入射方向動量守恒:

垂直X射線入射方向動量守恒:

解得:

b. 散射過程遵循能量守恒:, 光子把一部分能量傳給了靜止的電子,頻率變小,由 ,波長變長.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為一個質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動,細(xì)桿處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,圓環(huán)以初速度v0向右運動直至處于平衡狀態(tài),則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為

A0 B

C D

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【題目】如圖所示,一束平行光以45°的入射角照射到半徑為R的半圓柱形玻璃磚的上表面上,已知玻璃磚對平行光的折射率為。

(1)圓柱面上光線能夠射出的區(qū)域所對的圓心角是多少?

(2)能從圓柱面射出的光線中,在玻璃磚中傳播時間最長為多少?(光在真空中的速度為c)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用油膜法估測分子的大小實驗中,有下列實驗步驟:

①用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定。

②往邊長約40cm的淺盤里倒入約2cm深的水,水面穩(wěn)定后將適量痱子粉均勻撒在水面上。

③用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù),由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積。

④將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計算出油膜的面積,根據(jù)油酸體積和面積計算出油酸分子直徑的大小。

⑤將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。

(1)上述步驟中,正確的順序是_________________.(填寫步驟前面的數(shù)字)

(2)某同學(xué)在做用油膜法估測分子的大小實驗中,取用的油酸酒精溶液的濃度為每mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液有液滴50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里,坐標(biāo)紙中正方形小方格的邊長為20mm,數(shù)出油膜所占格數(shù)為60個。由此可得,每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為_____mL;按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是_______m.(此空結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,可自由活動的活塞將密閉的氣缸分為體積相等的上下兩部分AB ,初始時,A、B中密封的理想氣體的溫度均方800K,A中氣體的壓強為,活塞質(zhì)量m=2.5kg,氣缸橫截面積,氣缸和活塞都是由絕熱材料制成的,F(xiàn)利用控制裝置(未畫出)保持A中氣體的溫度不變,緩慢降低B中氣體的溫度,使得B中氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?/span>,若不計活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度取g=10m/s2。求穩(wěn)定后B中氣體的溫度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用圖示裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,下列說法正確的是( 。

A. 打點計時器應(yīng)固定在靠近定滑輪的位置

B. 需要用天平測出小車的質(zhì)量

C. 平衡摩擦力時,應(yīng)將砝碼盤用細(xì)繩系在小車上

D. 小車加速運動時,細(xì)繩對小車的拉力等于砝碼和砝碼盤的總重力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖所示.

(1) 關(guān)于該實驗,下列說法中正確的是________

A. 需用天平測出重物的質(zhì)量

B. 必須用秒表測出重物下落的時間

C. 釋放紙帶前,手捏住紙帶上端并使紙帶處于豎直方向

D. 釋放紙帶前,重物應(yīng)遠(yuǎn)離打點計時器

(2) 下圖為一條符合實驗要求的紙帶,O點為打點計時器打下的第一個點.分別測出若干連續(xù)點A、BC、O點之間的距離h1、h2、h3,已知打點計時器的打點周期為T,重力加速度為g,若重物質(zhì)量為m,則在OB的過程中,重物增加的動能為________

(3) 實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能,其主要原因是________

A. 重物的質(zhì)量過大 B. 重物的體積過小

C. 重物下落的距離過小 D. 重物及紙帶在下落時受到阻力

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【題目】為了探究額定功率為4W、額定電壓為4V的小燈泡消耗的功率與電壓的關(guān)系,提供了如下的實驗器材:

A.電壓表V1(02V,內(nèi)阻為2kΩ)

B.電壓表V2(015V,內(nèi)阻為15kΩ)

C.電流表A(01A,內(nèi)阻約為1Ω)

D.定值電阻R12kΩ

E.定值電阻R216kΩ

F.滑動變阻器R(15Ω2 A)

G.學(xué)生電源(直流6V,內(nèi)阻不計)

H.開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)為了減小實驗誤差,電壓表應(yīng)選用_________,定值電阻應(yīng)選用__________(均用序號字母填寫);

(2)在探究功率與電壓的關(guān)系時,要求電壓從零開始調(diào)節(jié),并且多次測量,畫出滿足要求的電路圖____________;

(3)根據(jù)設(shè)計的電路圖,寫出電壓表讀數(shù)UV與小燈泡兩端電壓U的關(guān)系________,若小燈泡的電功率為P,則關(guān)系圖線可能正確的是________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲為興趣小組制作的無線充電裝置中受電線圈示意圖,已知線圈匝數(shù)n=100匝、電阻r= 1Ω、橫截面積S=1.5×103m2,外接電阻R=7Ω.線圈處在平行于線圈軸線的磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化如圖乙所示,設(shè)磁場的正方向水平向左,則(  )

A. t=0.005s時通過電阻R的電流大小為0

B. t=0.005s時通過電阻R的電流方向由a流向b

C. 0~0.01s內(nèi)通過電阻R的電荷量q=1.5×103 C

D. 0.02~0.03s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=1.8×103 J

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