碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象,在了解微观粒子的结构和性质的过程中,碰撞的研究起着重要的作用。
(1)一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰,测出碰撞后氢原子核的速度是

,该未知粒子以相同速度跟静止的氮原子核正碰时,测出碰撞后氮原子核的速度是

,已知氢原子核的质量是
mH,氮原子核的质量是14
mH,上述碰撞都是弹性碰撞,求:
①该未知粒子的质量;
②该未知粒子的初速度大小。
(2)光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射。美国物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时,发现在散射的射线中,除了与入射波长相同的成分外,还有波长大于的成分,这个现象称为康普顿效应,它说明了光具有粒子性的特征,其简化原理图如下:

对于这种二维非对心碰撞,我们可以按照矢量的合成与分解的原理去分析和处理,在某次碰撞中,入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞,碰撞后光子的方向与原入射方向成α角,与电子碰后的速度方向恰好垂直,已知入射光波长

,普朗克恒量为
h,光速为
c。
①结合爱因斯坦的光子说和质能方程,试证明光子动量

,

为光波波长;
②求碰撞后电子的动能和光子的动量大小。