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波長4.510-4mのプロトンにはどのような周波数がありますか?

特定の波長でプロトンの周波数を計算する方法は次のとおりです。

概念を理解する

* de broglie波長: 物質の波粒子の二重性は、陽子のような粒子が波のような特性を示すことができると述べています。粒子のde broglie波長(λ)は、方程式による運動量(p)に関連しています。

λ=h / p

ここで、hはプランクの定数(6.626 x 10^-34 j・s)です

* 運動量と運動エネルギー: 粒子の運動量は、その質量(m)と速度(v)に関連しています。

P =MV

運動エネルギー(KE)は、質量と速度に関連しています。

KE =(1/2)mV²

* 周波数と波長: 波の周波数(f)は、その波長(λ)と光の速度(c)に関連しています。

c =fλ

手順

1。陽子の運動量(p)を見つけます:

*運動量を計算するには、プロトンの速度が必要です。 速度は与えられていないため、運動量を直接計算することはできません。 陽子の運動エネルギーについて仮定する必要があります。

* 仮定: 陽子は、1 MEV(1.602 x 10^-13 j)などの核物理学実験で粒子に典型的な運動エネルギーを持っていると仮定しましょう。

* 速度(v):を計算します

KE =(1/2)mV²

v =√(2ke / m)

ここで、mは陽子の質量(1.6726 x 10^-27 kg)です

v =√(2 * 1.602 x 10^-13 j / 1.6726 x 10^-27 kg)≈1.38x 10^7 m / s

* 運動量を計算:

p =mv =(1.6726 x 10^-27 kg)(1.38 x 10^7 m/s)≈2.31x 10^-20 kg・m/s

2。周波数(f):を計算します

* de broglie方程式を使用して波長(λ)を見つけます:

λ=h / p =(6.626 x 10^-34 j・s) /(2.31 x 10^-20 kg・m / s)≈2.87x 10^-14 m

* 光の速度(c)と波長(λ)を使用して周波数を見つけます:

c =fλ

f =c /λ=(3 x 10^8 m / s) /(2.87 x 10^-14 m)≈1.05x 10^22 Hz

重要な注意: 計算した頻度は、プロトンの運動エネルギーが1 meVであるという仮定に基づいています。 陽子の運動エネルギーが異なる場合、その周波数は異なります。

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