题目
动能为300eV的电子的运动波长为( )pmA. 7.09B. 2.24C. 70.9D. 22.4
动能为300eV的电子的运动波长为( )pm
A. 7.09
B. 2.24
C. 70.9
D. 22.4
题目解答
答案
C. 70.9
解析
本题考查德布罗意波长公式以及动能与动量的关系,解题思路是先根据动能与动量的关系求出电子的动量,再利用德布罗意波长公式计算出电子的运动波长。
- 明确相关公式
- 动能与动量的关系:$E_{k}=\frac{p^{2}}{2m}$,其中$E_{k}$为动能,$p$为动量,$m$为粒子质量。
- 德布罗意波长公式:$\lambda=\frac{h}{p}$,其中$\lambda$为波长,$h$为普朗克常量,$h = 6.63\times10^{-34}J\cdot s$。
- 电子的静止质量$m = 9.11\times10^{-31}kg$,已知电子动能$E_{k}=300eV$,因为$1eV = 1.6\times10^{-19}J$,所以$E_{k}=300\times1.6\times10^{-19}J = 4.8\times10^{-17}J$。
- 根据动能与动量的关系求出动量$p$
由$E_{k}=\frac{p^{2}}{2m}$,可得$p=\sqrt{2mE_{k}}$。
将$m = 9.11\times10^{-31}kg$,$E_{k}=4.8\times10^{-17}J$代入上式:
$p=\sqrt{2\times9.11\times10^{-31}\times4.8\times10^{-17}}kg\cdot m/s$
$=\sqrt{87.456\times10^{-48}}kg\cdot m/s$
$\approx9.35\times10^{-24}kg\cdot m/s$ - 根据德布罗意波长公式求出波长$\lambda$
由$\lambda=\frac{h}{p}$,将$h = 6.63\times10^{-34}J\cdot s$,$p\approx9.35\times10^{-24}kg\cdot m/s$代入可得:
$\lambda=\frac{6.63\times10^{-34}}{9.35\times10^{-24}}m$
$\approx7.09\times10^{-11}m$
因为$1m = 10^{12}pm$,所以$\lambda = 7.09\times10^{-11}\times10^{12}pm = 70.9pm$。