共通テスト（理科） 過去問
令和8年度（2026年度）本試験
問66 (物理（第1問） 問4)

次の問いに答えよ。

次の文章中の空欄（　ウ　）・（　エ　）に入れる語と値の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

波長λの光は、エネルギーhc／λ、運動量h／λをもつ粒子のようにふるまう。この光の粒子を光子という。cは真空中の光の速さ、hはプランク定数である。
X線の光子が、静止している質量mの電子に弾性衝突する場合のX線と電子のふるまいを考えよう。図8のように、衝突前の電子の位置を原点として、x軸を入射X線の進む向きに、また、y軸を散乱X線の進む向きがxy平面内にあるようにとる。X線は、x軸と角度θをなす向きに散乱され、波長はλからλ′に変化した。一方、電子はx軸と角度φをなす向きに速さvではね飛ばされた。
このとき、衝突前後のエネルギー保存の法則より、散乱X線の波長λ′は、入射X線の波長λより（　ウ　）。また、衝突前後の運動量保存の法則は、

x方向：h／λ＝（h／λ′）cosθ＋mvcosφ
y方向：0＝（h／λ′）sinθ－mvsinφ

と表される。X線がθ＝90°の向きに散乱されたとき、電子は、およそφ＝（　エ　）の向きにはね飛ばされる。ここでは、λとλ′はほぼ等しいとした。