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JEE Mains · Physics · STD 12 - विकिरण तथा द्रव्य की द्वैत प्रकृति
  • JEE Mains 2020
  • कठिन
  • MCQ

द्रव्यमान \(m _{ A }=\frac{ m }{2}\) वाला एक कण \(A , v _{0}\) वेग से \(x\)-अक्ष के अनुदिश गति करता हुआ विरामावस्था में स्थित द्रव्यमान \(m _{ B }=\frac{ m }{3}\) वाले एक अन्य कण \(B\) से प्रत्यास्थ रूप से टकराता है। यदि टक्कर के बाद दोनों कण \(x\)-अक्ष के अनुदिश गति करते है तो कण \(A\) की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य \(\Delta \lambda\) में परिवर्तन टक्कर से पूर्व इसकी डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य  \(\left(\lambda_{0}\right)\) के पदों में होगा।

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उत्तर और हल

सही उत्तर

(A) \(\Delta \lambda=4 \lambda_{0}\)

चरण-दर-चरण हल

विस्तृत व्याख्या

Applying momentum conservation

\(\frac{m}{2} \times V_{0}+\frac{m}{3} \times(0)=\frac{m}{2} V_{A}+\frac{m}{3} V_{B}\)

\(=\frac{V_{0}}{2}=\frac{V_{A}}{2}+\frac{V_{B}}{3}\) \(....(1)\)

since, collision is elastic \(( e =1)\)

\(e =1=\frac{ V _{ B }- V _{ A }}{ V _{0}} \Rightarrow V _{0}= V _{ B }- V _{ A } \ldots(2)\)

On solving \((1) \&(2): V_{A}=\frac{V_{0}}{5}\)

Now, \(De-\)Broglie wavelength of \(A\) before collision :

\(\lambda_{0}=\frac{ h }{ m _{ A } V _{0}}=\frac{ h }{\left(\frac{ m }{2}\right) V _{0}}\)

\(\Rightarrow \lambda_{0}=\frac{2 h }{ mV _{0}}\)

Final \(De-\)Broglie wavelength :

\(\lambda_{ f }=\frac{ h }{ m _{ A } V _{0}}=\frac{ h }{\frac{ m }{2} \times \frac{ V _{ o }}{5}} \Rightarrow \lambda_{ f }=\frac{10 h }{ mV _{ o }}\)

Now \(\Delta \lambda=\lambda_{f}-\lambda_{0}\)

\(\Delta \lambda=\frac{10 h }{ mV _{0}}-\frac{2 h }{ mV _{0}}\)

\(\Rightarrow \Delta \lambda=\frac{8 h }{ mv _{0}} \Rightarrow \Delta \lambda=4 \times \frac{2 h }{ mv _{0}}\)

\(\Rightarrow \Delta \lambda=4 \lambda_{0}\)

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