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高考申論題 114年 [化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)

第 三 題

電子可用來測定晶體表面的結構。為了產生繞射,電子的波長應該要與 晶格常數(lattice constant)在同一個數量級,而晶格常數一般約為 3 Å。 試計算這樣的電子具有多少電子伏特(eV)的能量?已知普朗克常數 (Planck constant)為 6.626×10⁻³⁴ Js;一個電子質量為 9.109×10⁻³¹ kg;一 個電子電量為 1.602×10⁻¹⁹ C;1 Å = 10⁻¹⁰ m。(7 分)
📝 此題為申論題

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看到求電子波長與能量的關係,應立刻聯想「德布羅意物質波公式(De Broglie wavelength)」與「非相對論動能公式」。先利用波長求出電子動量,再計算其動能(焦耳),最後除以基本電荷量換算為電子伏特(eV)。

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【解題思路】利用德布羅意(De Broglie)物質波關係式結合非相對論動能公式進行推導與計算,最後作能量單位的換算。 【詳解】 已知:

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