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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 24년 1회차
표는 진공 속에서 운동하는 입자 A, B의 질량과 운동에너지를 나타낸
것이다. A, B의 물질파 파장이 각각 λA\lambda_{\mathrm{A}}, λB\lambda_{\mathrm{B}}일 때, λA:λB\lambda_{\mathrm{A}} : \lambda_{\mathrm{B}}는?
입자질량운동에너지
A2m2mEE
BmmEE
1
1:21 : \sqrt{2}
2
1 : 2
3
2:1\sqrt{2} : 1
4
2 : 1
해설

운동에너지가 같으면 물질파 파장은 질량의 제곱근에 반비례하므로 λA:λB=1:2\lambda_{\mathrm{A}} : \lambda_{\mathrm{B}} = 1 : \sqrt{2}이다.

공식: λ=hp=h2mE\lambda = \dfrac{h}{p} = \dfrac{h}{\sqrt{2mE}}
대입: λA=h4mE\lambda_{\mathrm{A}} = \dfrac{h}{\sqrt{4mE}}, λB=h2mE\lambda_{\mathrm{B}} = \dfrac{h}{\sqrt{2mE}}
결과: λAλB=12\dfrac{\lambda_{\mathrm{A}}}{\lambda_{\mathrm{B}}} = \dfrac{1}{\sqrt{2}}

  • 1 : 2는 파장이 질량에 반비례한다고 본 값으로, 운동에너지가 같을 때는 운동량이 질량의 제곱근에 비례한다.
  • 제곱근 2 : 1은 비를 거꾸로 쓴 것으로, 질량이 큰 A의 파장이 더 짧다.
  • 2 : 1은 파장이 질량에 비례한다고 본 값으로, 제곱근 관계와 반비례 관계를 모두 놓쳤다.

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