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静止的正负电子对湮没时产生两个光子,若其中一个光子再与一个静止电子相碰,求它能给予这电子的最大速度 正负电子对相撞产生几个光子

2021-04-28知识10

一个光子是由一个负电子和一个正电子相撞,互相湮灭,然后产生一个光子。好像生 钨丝发出的光不是正负电子相撞产生的,而是钨丝通电发热而发出的。

请问正负电子对湮灭后,会产生一对光子对,为什么一个光子? 首先所有的物理规律都要遵循能量守恒和动量守恒.对于正负电子对,其总动量为0,当它们相遇湮灭,产生光子,物质能转化为光能,能量守恒.又因为光子有动量,如果只产生一个光子的话,系统初始动量为0而末动量却不为0,不符合物理规律,所以必然产生两个光子,且这两个光子向相反方向运动,系统总动量仍保持为0,满足动量守恒.0=p1+p2=mc+m(-c)要说明的是,光子没有静止质量,但是有运动质量,因此光子是有动量的,至于为什么不是三个或更多,那是由能量决定的.正负电子对具有的能量只有E=mec^2,仅够提供2hμ的能量,所以是两个光子.

静止的正负电子对湮没时产生两个光子,若其中一个光子再与一个静止电子相碰,求它能给予这电子的最大速度 设光子刚产生时的能量为E1,碰后光子的能量为E2,电子静质量为Me,动质量为M,动量为p,则电子偶湮灭产生两光子有:2E1=2Me(c^2)(1)光子与电子碰撞能量和动量守恒有:E1+Me(c^2)=E2+M(c^2)(2)E1/c=-E2/c+p(3)对电子有:[M(c^2)]^2=(pc)^2+[Me(c^2)]^2(4)由(1)式算出E1,代入(2)式算出E2,代入(3)式算出p,代入(4)式算出M与Me的关系即可算出电子的速度.不过要注意(3)式中(-E2/c)是带负号的,说明光子碰后反向;如果负号没带(即光子碰后速度方向没变),算出来电子的速度为c或0,这是没有意义的,说明光子碰后速度必须反向.此题最终答案是v=0.8c.解答者:shizhaoyang

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