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物理 高校生

(5)解説で「⑤式において、θ=135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか? (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること。 (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら、山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263

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物理 高校生

(3)と(4)の途中式含め解き方を教えてください。

8 水平面上に質量M [kg]の物体Aを置き, 糸をつけ, 滑車を通して M T A 図のように質量m[kg]のおもりBをつるし た。 次の問いの答えとして当てはまる式をそ れぞれ選択肢から選びなさい。 ただし,重力 加速度の大きさをg [m/s2] とする。 (完答各3点) 1) 水平面がなめらかなとき, おもりBの加速 度aB[m/s2] を求めよ。 ap = [m/s2] 1) の選択肢 ①M②m ③M+m ④ Mg ⑤mg ma= ma - tw (M+m)a=mg mg a= mg Mtm mg Ama=T B W = mg B mas²-t+w 2mg+m M + ⑥ (M+m)g 2 -ma Bmap=-T+mg mg. m Mx0=T: -f + - mg ART-END 7 00: +=T= mg 静 つりあい (2) 水平面をあらい面に変えるとおもりBは動かなかった。 物体Aには たらく摩擦力の大きさ R [N] を求めよ。 R = [ガ] [N] 2) の選択肢 ①M②m ③ Mg ④mg roka (3) の選択肢 ⑩M ②2M ③m ④2m ⑤M+m⑥2(M+m) (1 (3) (2) から,おもりBの質量をじょじょに大きなものに変えていくと, 質量 2m[kg] のおもりCにすると動き出した。 あらい面と物体Aの あいだの静止摩擦係数μ を求めよ。 μ= 1① mg m+m B = T-W - f + T = 0 −1 = -~ T=mg mg m 29 T = g T= (4) の選択肢 ⑩M ②2m ③M+2m ④Mac ⑤ 2mac 6 (M+2m)ac 0 Mg 82mg 9 (M+2m)g = T と物体Aとの間の動摩擦係数μ′ を求めよ。 μ' = =T ma=-itw 2mg ima = -t+mg zmg ms 20 p= 2mg (4) (3) のあと, おもり Cは加速度ac [m/s2) で降下した。 あらい水平面 ⑧ ゲーゴ ⑥ 2ma mg FON 201 4 =Nxmg

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