题目
3-1 电子的能量分别为10 eV、100 eV和1000 eV时,试计算其相应的德布罗意波长.

题目解答
答案

解析
本题考查德布罗意波长的计算,核心在于正确应用德布罗意波长公式并处理单位转换。关键点如下:
- 德布罗意波长公式:$\lambda = \frac{h}{p}$,其中动量$p = \sqrt{2mE_k}$(非相对论近似,$E_k$为动能)。
- 能量单位转换:电子能量以电子伏特(eV)给出,需转换为焦耳(J)。
- 简化公式:当能量较小时,可直接使用$\lambda = \frac{1.226 \, \text{nm}}{\sqrt{E_k \, (\text{eV})}}$快速计算。
步骤1:公式选择与简化
对于非相对论情况,德布罗意波长公式可简化为:
$\lambda = \frac{1.226 \, \text{nm}}{\sqrt{E_k \, (\text{eV})}}$
其中$E_k$为电子的动能(单位:eV)。
步骤2:代入计算
- $E_k = 10 \, \text{eV}$:
$\lambda = \frac{1.226}{\sqrt{10}} \approx 0.39 \, \text{nm}$ - $E_k = 100 \, \text{eV}$:
$\lambda = \frac{1.226}{\sqrt{100}} = 0.1226 \, \text{nm} \approx 0.123 \, \text{nm}$ - $E_k = 1000 \, \text{eV}$:
$\lambda = \frac{1.226}{\sqrt{1000}} \approx 0.039 \, \text{nm}$