एक एक्स-रे ट्यूब में इलेक्ट्रॉनों को 5·0 kV के विभवांतर से त्वरित किया जाता है। यदि एक इलेक्ट्रॉन लक्ष्य से टकराने पर एक फोटॉन उत्पन्न करता है तो परिणामी एक्स-रे की न्यूनतम तरंग दैर्घ्य क्या है?
(h = 6·626 * 10^-34 Js और e = 1·6 * 10^-19 C लें)
व्याख्या एवं हल
सही उत्तर (C) 0·248 nm है।
- डुआने-हंट नियम (Duane-Hunt Law) के अनुसार, त्वरित इलेक्ट्रॉनों के लक्ष्य से टकराने पर उत्पन्न एक्स-रे की न्यूनतम तरंग दैर्घ्य निम्नलिखित सूत्र से प्राप्त होती है:
λ min = h c e V _{\min} =λ \lambda h c e V \frac{hc}{eV} - मान रखने पर (
,V = 5000 V V = 5000 V \text{ V} ,h = 6.626 × 10 − 34 Js h = 6.626 10^{-34}× \times Js \text{ Js} ,e = 1.6 × 10 − 19 C e = 1.6 10^{-19}× \times C \text{ C} ):c = 3 × 10 8 m/s c = 3 10^8× \times m/s \text{ m/s} λ min = 1.9878 × 10 − 25 8 × 10 − 16 = 0.248475 × 10 − 9 m ≈ 0.248 nm _{\min} =λ \lambda = 0.2484751.9878 × 10 − 25 8 × 10 − 16 \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{8 \times 10^{-16}} 10^{-9}× \times m \text{ m} 0.248≈ \approx nm \text{ nm}
In English (Question & Model Answer)
Electrons in an X-ray tube are accelerated by a potential difference of 5.0 kV. If an electron produces one photon on impact with the target, what is the minimum wavelength of the resulting X-rays?
(consider h = 6.626 * 10^-34 Js and e = 1.6 * 10^-19 C)
The correct answer is (C) 0.248 nm.
- By the Duane-Hunt law, the minimum wavelength
of continuous X-rays produced when accelerated electrons strike a target is given by:λ min _{\min}λ \lambda λ min = h c e V _{\min} =λ \lambda h c e V \frac{hc}{eV} - Given
,h = 6.626 × 10 − 34 J ⋅ s h = 6.626 10^{-34}× \times J \text{ J} ⋅ \cdot s \text{s} ,c = 3 × 10 8 m/s c = 3 10^8× \times m/s \text{ m/s} , ande = 1.6 × 10 − 19 C e = 1.6 10^{-19}× \times C \text{ C} :V = 5.0 kV = 5000 V V = 5.0 = 5000kV \text{ kV} V \text{ V} λ min = 6.626 × 10 − 34 × 3 × 10 8 1.6 × 10 − 19 × 5000 = 1.9878 × 10 − 25 8 × 10 − 16 ≈ 0.248475 × 10 − 9 m = 0.248 nm _{\min} =λ \lambda =6.626 × 10 − 34 × 3 × 10 8 1.6 × 10 − 19 × 5000 \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{1.6 \times 10^{-19} \times 5000} 1.9878 × 10 − 25 8 × 10 − 16 \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{8 \times 10^{-16}} 0.248475≈ \approx 10^{-9}× \times = 0.248m \text{ m} nm \text{ nm}