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표는 질량이 서로 다른 입자 A, B의 운동 에너지와 속력을 나타낸 것… | [9급 지방직 고졸경채 물리] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 고졸경채 물리] 22년 1회차
표는 질량이 서로 다른 입자 A, B의 운동 에너지와 속력을 나타낸 것이다. A와 B의 물질파 파장을 각각 λA\lambda_{\mathrm{A}}, λB\lambda_{\mathrm{B}}라고 할 때, λA:λB\lambda_{\mathrm{A}} : \lambda_{\mathrm{B}}는? (단, 상대론적 효과는 무시한다)
입자운동 에너지속력
AEE12v\frac{1}{2}v
B2E2E2v2v
λA\lambda_{\mathrm{A}} : λB\lambda_{\mathrm{B}}
1
2   1
2
4   1
3
1   2
4
1   4
해설

물질파 파장의 비는 λA:λB=1:2\lambda_{\mathrm{A}} : \lambda_{\mathrm{B}} = 1 : 2이다.

운동 에너지 Ek=12mv2=12pvE_k=\dfrac{1}{2}mv^2=\dfrac{1}{2}pv이므로 운동량은 p=2Ekvp=\dfrac{2E_k}{v}이고, 물질파 파장은 λ=hp\lambda=\dfrac{h}{p}로 운동량에 반비례한다.

A: pA=2Ev/2=4Evp_{\mathrm{A}}=\dfrac{2E}{v/2}=\dfrac{4E}{v}
B: pB=2(2E)2v=2Evp_{\mathrm{B}}=\dfrac{2(2E)}{2v}=\dfrac{2E}{v}

따라서 pA:pB=2:1p_{\mathrm{A}} : p_{\mathrm{B}}=2:1이고, 파장은 그 역수인 1:21:2이다.

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