题目
一电子被150伏的电势所加速,打在靶上,若电子的动能可转化为光能,则相应的光波应落在什么区域()A. X 光区(约 10 -8 cm )B. 紫外区(约 10 -5 cm )C. 可见光区(约 10 -4 cm )D. 红外区(约 10 -3 cm )
一电子被150伏的电势所加速,打在靶上,若电子的动能可转化为光能,则相应的光波应落在什么区域()
- A. X 光区(约 10 -8 cm )
- B. 紫外区(约 10 -5 cm )
- C. 可见光区(约 10 -4 cm )
- D. 红外区(约 10 -3 cm )
题目解答
答案
A
解析
本题考查电子在电场中加速后的动能转化为光子能量,进而判断光波所处区域。解题核心在于:
- 动能定理:电子在电势差$V$作用下获得的动能$KE = eV$;
- 光子能量与波长关系:$E = \frac{hc}{\lambda}$,通过能量计算波长;
- 电磁波谱划分:根据波长判断光区。
步骤1:计算电子动能
电子被$150\ \text{V}$电势加速,动能为:
$KE = eV = 1.6 \times 10^{-19}\ \text{C} \times 150\ \text{V} = 2.4 \times 10^{-17}\ \text{J} = 150\ \text{eV}.$
步骤2:计算光子波长
光子能量等于电子动能,由公式$\lambda = \frac{hc}{E}$得:
$\lambda = \frac{6.626 \times 10^{-34}\ \text{J·s} \times 3 \times 10^8\ \text{m/s}}{2.4 \times 10^{-17}\ \text{J}} \approx 8.28 \times 10^{-9}\ \text{m} = 8.28\ \text{nm}.$
步骤3:判断光区
- X光区波长范围约为$0.01\ \text{nm}$到$10\ \text{nm}$($10^{-10}\ \text{m}$到$10^{-8}\ \text{m}$)。
- 计算得$\lambda = 8.28\ \text{nm}$,属于X光区的上限,仍属于X光区。