JEE Mains · Physics · STD 12 - विकिरण तथा द्रव्य की द्वैत प्रकृति
- JEE Mains 2026
- कठिन
- MCQ
द्रव्यमान \(m\) का एक इलेक्ट्रॉन एक विद्युत क्षेत्र \(\vec{E} = -2E_0\hat{i}\) (\(E_0 =\) नियतांक \(> 0\)) में प्रारंभिक वेग \(\vec{V} = v_0\hat{i}\) (\(v_0 =\) नियतांक \(> 0\)) से गतिमान है। यदि \(\lambda_0 = \dfrac{h}{4mv_0}\) है, तो समय \(t\) पर इसकी दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य __________ है।
(\(e =\) इलेक्ट्रॉन का आवेश)
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उत्तर और हल
सही उत्तर
(C) \(\dfrac{4\lambda_0}{\left[1 + \dfrac{2E_0 e}{m}\dfrac{t}{v_0}\right]}\)
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
विद्युत क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन द्वारा अनुभव किया गया बल \(\vec{F} = q\vec{E}\) द्वारा दिया जाता है।
चूंकि इलेक्ट्रॉन का आवेश \(-e\) है और विद्युत क्षेत्र \(\vec{E} = -2E_0\hat{i}\) है, तो बल है:
\(\vec{F} = (-e)(-2E_0\hat{i}) = 2eE_0\hat{i}\)
इलेक्ट्रॉन का त्वरण है:
\(\vec{a} = \dfrac{\vec{F}}{m} = \dfrac{2eE_0}{m}\hat{i}\)
गति के प्रथम समीकरण का उपयोग करने पर, समय \(t\) पर इलेक्ट्रॉन का वेग है:
\(\vec{v}(t) = \vec{V} + \vec{a}t = \left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)\hat{i}\)
समय \(t\) पर इलेक्ट्रॉन की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य है:
\(\lambda = \dfrac{h}{m|\vec{v}(t)|} = \dfrac{h}{m\left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)}\)
हमें दिया गया है कि \(\lambda_0 = \dfrac{h}{4mv_0}\), जिसका अर्थ है \(h = 4mv_0\lambda_0\)। इसे \(\lambda\) के व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर:
\(\lambda = \dfrac{4mv_0\lambda_0}{m\left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)}\)
अंश और हर को \(mv_0\) से विभाजित करने पर, हमें प्राप्त होता है:
\(\lambda = \dfrac{4\lambda_0}{1 + \dfrac{2E_0 e}{m}\dfrac{t}{v_0}}\)
उत्तर: \(\dfrac{4\lambda_0}{\left[1 + \dfrac{2E_0 e}{m}\dfrac{t}{v_0}\right]}\)
चूंकि इलेक्ट्रॉन का आवेश \(-e\) है और विद्युत क्षेत्र \(\vec{E} = -2E_0\hat{i}\) है, तो बल है:
\(\vec{F} = (-e)(-2E_0\hat{i}) = 2eE_0\hat{i}\)
इलेक्ट्रॉन का त्वरण है:
\(\vec{a} = \dfrac{\vec{F}}{m} = \dfrac{2eE_0}{m}\hat{i}\)
गति के प्रथम समीकरण का उपयोग करने पर, समय \(t\) पर इलेक्ट्रॉन का वेग है:
\(\vec{v}(t) = \vec{V} + \vec{a}t = \left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)\hat{i}\)
समय \(t\) पर इलेक्ट्रॉन की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य है:
\(\lambda = \dfrac{h}{m|\vec{v}(t)|} = \dfrac{h}{m\left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)}\)
हमें दिया गया है कि \(\lambda_0 = \dfrac{h}{4mv_0}\), जिसका अर्थ है \(h = 4mv_0\lambda_0\)। इसे \(\lambda\) के व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर:
\(\lambda = \dfrac{4mv_0\lambda_0}{m\left(v_0 + \dfrac{2eE_0}{m}t\right)}\)
अंश और हर को \(mv_0\) से विभाजित करने पर, हमें प्राप्त होता है:
\(\lambda = \dfrac{4\lambda_0}{1 + \dfrac{2E_0 e}{m}\dfrac{t}{v_0}}\)
उत्तर: \(\dfrac{4\lambda_0}{\left[1 + \dfrac{2E_0 e}{m}\dfrac{t}{v_0}\right]}\)
Physics के और प्रश्न
- एक विभव विभाजक परिपथ \(20 \mathrm{~V}\) के एक DC स्रोत, \(1.8 \mathrm{~V}\) के चमकने के वोल्टेज वाले एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड और \(3.2 \mathrm{~V}\) के भंजन वोल्टता वाले एक जेनर डायोड से जुड़ा है। प्रतिरोधक तार (PR) की लंबाई \(20 \mathrm{~cm}\) है। LED को केवल चमकाने के लिए PQ की न्यूनतम लंबाई _______ cm है।
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( \(\frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}=9 \times 10^9 \mathrm{Nm}^2 \mathrm{C}^{-1}\) तथा सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण नियतांक \(6.67 \times 10^{-11} \mathrm{Nm}^2 \mathrm{~kg}^{-2}\) लीजिए )
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