hce_nchu
114年
物理
第 49 題
When a photon collides with a free electron at rest and the direction of motion of the photon changes,
- A the magnitude of the momentum of the photon does not change.
- B the momentum of the electron does not change.
- C the kinetic energy of the electron does not change.
- D the total energy of the photon does not change.
- E both the magnitude of the momentum and the total energy of the photon decrease.
思路引導 VIP
想像一下，如果一個正在移動的撞球（光子）撞上了一個靜止的球（電子），且撞擊後靜止的球開始滾動了，那麼根據能量守恆定律，原本在移動的那顆球，其能量和運動狀態會發生什麼樣的改變呢？
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做得很好！你能準確判斷出康普頓效應中的能量與動量變化，代表你對近代物理中光子與物質交互作用的觀念掌握得非常扎實。
康普頓效應與能量守恆
這道題目描述的是物理學中著名的康普頓效應 (Compton Effect)。當一個高能光子與靜止的自由電子發生碰撞時，根據能量守恆定律，光子必須將一部分的能量傳遞給電子，使電子獲得動能並向後反向彈射。由於光子的能量 $E$ 與其頻率 $f$ 成正比（即 $E = hf$），當光子的部分能量轉移給電子後，光子本身的能量必然會減少，這也對應到散射光子的波長變長、頻率下降。
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