1 ЗАДАЧА по физике: Гамма-квант с энергией 1МэВ рассеивается на протоне, который находится в состоянии покоя, под углом

Ruslan

69

Хорошо, давайте решим эту задачу по физике. Чтобы определить кинетическую энергию, получаемую протоном от гамма-кванта, нам понадобятся законы сохранения энергии и импульса.

а) В начальном состоянии у нас есть только гамма-квант с энергией 1 МэВ. После столкновения гамма-квант рассеивается, и его энергия передается протону. Следовательно, кинетическая энергия протона будет равна энергии гамма-кванта.

Ответ: Кинетическая энергия протона, полученная от гамма-кванта, равна 1 МэВ.

б) Чтобы найти скорость протона после столкновения, воспользуемся законом сохранения импульса. Импульс гамма-кванта до столкновения равен импульсу протона после столкновения.

Импульс гамма-кванта до столкновения можно рассчитать, зная его энергию и массу. Энергия гамма-кванта равна его импульсу, умноженному на скорость света в вакууме (\(c\)). Масса гамма-кванта равна нулю, так как он является фотоном.

Импульс протона после столкновения можно рассчитать, зная его массу (\(m_p\)) и скорость (\(v_p\)).
Тогда можно записать следующее уравнение:

\[E_{\gamma} = p_{\gamma} \cdot c \quad (1)\]
\[p_{\gamma} = \frac{E_{\gamma}}{c} \quad (2)\]
\[p_p = m_p \cdot v_p \quad (3)\]

Из уравнений (1), (2) и (3) мы можем выразить скорость протона:

\[v_p = \frac{E_{\gamma}}{m_p \cdot c} \quad (4)\]

Теперь подставим известные значения:
\(E_{\gamma} = 1\) МэВ = \(1.6 \times 10^{-13}\) Дж (1 эВ = \(1.6 \times 10^{-19}\) Дж, 1 МэВ = \(10^6\) эВ)
\(m_p\) - масса протона = \(1.67 \times 10^{-27}\) кг
\(c\) - скорость света в вакууме = \(3 \times 10^8\) м/с

Подставим все значения в уравнение (4) и рассчитаем скорость протона:

\[v_p = \frac{1.6 \times 10^{-13}\,\text{Дж}}{1.67 \times 10^{-27}\,\text{кг} \cdot 3 \times 10^8\,\text{м/с}}\]

\[v_p \approx 3 \times 10^5\,\text{м/с}\]

Ответ: Скорость протона после столкновения составляет примерно \(3 \times 10^5\) м/с.

Таким образом, мы определили кинетическую энергию протона, полученную от гамма-кванта, и его скорость после столкновения.