题目
在康普顿效应实验中,若散射光波长是入射光波长的1.2倍,则散射光光子能量与反冲电子动能之比为( )A. 2B. 3C. 4D. 5
在康普顿效应实验中,若散射光波长是入射光波长的1.2倍,则散射光光子能量与反冲电子动能之比为( )
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
题目解答
答案
D. 5
解析
考查要点:本题主要考查康普顿效应中的波长变化与能量关系,以及光子能量与反冲电子动能的比值计算。
解题核心思路:
- 康普顿效应的基本公式:散射光波长的变化与散射角有关,公式为 $\Delta \lambda = \lambda' - \lambda = \frac{h}{m_e c}(1 - \cos\theta)$。
- 能量守恒:入射光子能量减少部分转化为反冲电子的动能。
- 关键简化:题目未给出散射角,但通过波长变化可推导出能量关系,最终比值仅依赖于波长变化倍数。
破题关键点:
- 通过散射光波长与入射光波长的关系,计算光子能量变化。
- 假设能量变化全部转化为电子动能,建立能量比值关系。
已知条件:
- 散射光波长 $\lambda' = 1.2\lambda$(入射光波长为 $\lambda$)。
- 光子能量公式 $E = \frac{hc}{\lambda}$,散射光能量 $E' = \frac{hc}{\lambda'}$。
步骤解析:
-
计算光子能量变化:
入射光子能量 $E = \frac{hc}{\lambda}$,散射光子能量 $E' = \frac{hc}{1.2\lambda} = \frac{E}{1.2}$。
能量减少量 $\Delta E = E - E' = E - \frac{E}{1.2} = \frac{E}{6}$。 -
关联电子动能:
根据能量守恒,光子能量减少部分转化为电子动能,即 $K = \Delta E = \frac{E}{6}$。 -
求比值:
散射光能量与电子动能之比为:
$\frac{E'}{K} = \frac{\frac{E}{1.2}}{\frac{E}{6}} = \frac{6}{1.2} = 5.$