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그림은 어떤 각도 θ로 산란된 X선의 세기를 파장에 따라 측정한 콤프턴… | [변리사 1차] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 21년 1회차
그림은 어떤 각도 θ로 산란된 X선의 세기를 파장에 따라 측정한 콤프턴 실험 결과이다. 세기 분포는 파장 λ0, λ1 에서 두 개의 봉우리를 갖는다. 
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1
ㄱ
2
ㄴ
3
ㄷ
4
ㄱ, ㄷ
5
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

콤프턴 산란의 파장 변화는 Δλ=λ1−λ0=hmec(1−cos⁡θ)\Delta\lambda=\lambda_1-\lambda_0=\dfrac{h}{m_ec}(1-\cos\theta)이므로 산란각이 커지면 두 봉우리의 파장 차가 커지고, 충돌 전후 광자와 전자의 총 운동량은 보존된다. 이 두 진술이 옳다.

그림의 세기 분포는 입사선과 파장이 같은 λ0 봉우리와 그보다 파장이 긴 λ1 봉우리로 이루어져 있다. λ0는 원자에 강하게 묶인 전자(사실상 원자 전체)와의 탄성 산란 성분이고, λ1은 거의 자유로운 전자에 에너지를 넘겨준 성분이다.

  • 산란각 θ가 커질수록 1−cos⁡θ1-\cos\theta가 커지므로 두 봉우리의 파장 차 Δλ\Delta\lambda가 커진다 — 옳다.
  • 산란을 광자와 전자의 충돌로 다루므로 총 운동량이 보존된다 — 옳다.
  • 광자 한 개의 에너지는 E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda}로 파장에 반비례한다. 그림에서 λ1>λ0\lambda_1>\lambda_0이므로 λ1인 광자의 에너지가 오히려 작다 — 틀렸다.

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