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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 23년 1회차
질량이 mm이고 속력이 2v2v인 입자의 물질파 파장이 λ\lambda라면, 질량이 3m3m이고 속력이 vv인 입자의 물질파 파장은?
1
14λ\dfrac{1}{4}\lambda
2
13λ\dfrac{1}{3}\lambda
3
23λ\dfrac{2}{3}\lambda
4
34λ\dfrac{3}{4}\lambda
해설

물질파 파장은 운동량에 반비례하므로, 운동량이 1.5배가 되면 파장은 23λ\dfrac{2}{3}\lambda가 된다.

드브로이 파장: λ=hmv\lambda=\dfrac{h}{mv}

처음 입자의 운동량: p1=m×2v=2mvp_1=m\times2v=2mv
나중 입자의 운동량: p2=3m×v=3mvp_2=3m\times v=3mv
파장의 비: λ2λ=p1p2=2mv3mv=23\dfrac{\lambda_2}{\lambda}=\dfrac{p_1}{p_2}=\dfrac{2mv}{3mv}=\dfrac{2}{3}

  • 13λ\dfrac{1}{3}\lambda: 질량이 3배인 것만 반영하고 속력이 절반으로 줄어든 것을 빠뜨린 값이다.
  • 14λ\dfrac{1}{4}\lambda: 운동량이 4배가 되어야 나오는 값인데, 실제 운동량은 2mv2mv에서 3mv3mv로 1.5배가 될 뿐이다.
  • 34λ\dfrac{3}{4}\lambda: 운동량이 43\dfrac{4}{3}배가 되어야 나오는 값으로, 실제 운동량 증가율 1.5배와 맞지 않는다.

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