波粒二象性作业.ppt

第十九章第十九章 波粒二象性波粒二象性 ( (一一) ) 选择题选择题 1. 1. 在一般温度下，普通物体主要辐射（在一般温度下，普通物体主要辐射（ ） A.A.可见光可见光 B.B.红外光红外光 C C. .紫外光紫外光 D.D.激光激光 2. 2. 当物体因辐射而消耗的能量等于从外当物体因辐射而消耗的能量等于从外 界吸收的能量时，物体的热辐射过程达到界吸收的能量时，物体的热辐射过程达到 平衡，这时物体有确定的（）平衡，这时物体有确定的（） A.A.单色辐出度单色辐出度 B.B.单色吸收比单色吸收比 C.C.温度温度 D.D.发光波长发光波长 A.A.向长波方向移动向长波方向移动 B B. .向短波方向移动向短波方向移动 C C. .先向短波方向移动，后向长波移动先向短波方向移动，后向长波移动 D D. .不受温度变化的影响不受温度变化的影响 3.3.随着黑体辐射温度的升高，对应于最随着黑体辐射温度的升高，对应于最 大单色发射强度的波长将大单色发射强度的波长将( )( )。 4.4.由普朗克假设，黑体辐射过程中谐振子吸收由普朗克假设，黑体辐射过程中谐振子吸收 或发射能量是不连续的，最小能量值大小（）或发射能量是不连续的，最小能量值大小（） A.A.与振子振幅成正比； 与振子振幅成正比； B.B.与振子频率成正比；与振子频率成正比； C.C.与振子数量成正比；与振子数量成正比； D.D.与黑体温度成正比。与黑体温度成正比。 A.A.散射方向散射方向 B.B.散射物质散射物质 C.C.散射方向和散射物质散射方向和散射物质 D.D.入射波长和散射方向入射波长和散射方向 5.5.在康普顿效应中，波长的改变量 在康普顿效应中，波长的改变量 仅决定于仅决定于()()。 6.6.在康普顿效应中，光子与电子碰撞前后二者在康普顿效应中，光子与电子碰撞前后二者 的动量、能量关系是（）的动量、能量关系是（） A.A.能量守恒，动量不守恒； 能量守恒，动量不守恒； B B. .能量不守恒，动量守恒能量不守恒，动量守恒； C C. .能量、动量都守恒能量、动量都守恒； D.D.能量、动量都守恒。能量、动量都守恒。 8.8.在在300K300K时达到热平衡的中子，其平均德时达到热平衡的中子，其平均德 布罗意波长的数量级为（）布罗意波长的数量级为（） 7.7.由玻尔氢原子理论可知，当氢原子由由玻尔氢原子理论可知，当氢原子由 n=3n=3的激发态向低能跃迁时可发射的激发态向低能跃迁时可发射()()。 A.A.一种波长的光； 一种波长的光； B.B.两种波长的光两种波长的光 C.C.三种波长的光 三种波长的光 D.D.超过三种波长的光超过三种波长的光 10.10.关于微观粒子的测不准关系，下列说关于微观粒子的测不准关系，下列说 法中正确的是（）法中正确的是（） 9.9.下列哪个实验证实了德布罗意关于实物下列哪个实验证实了德布罗意关于实物 粒子具有波动性的假说粒子具有波动性的假说()()。 A A. .黑体辐射实验 黑体辐射实验 B.B.光电效应实验光电效应实验 C C. .康普顿效应实验 康普顿效应实验 D.D.戴维逊戴维逊- -革末实验革末实验 A A. .测不准关系反映了微观粒子的波粒二象性测不准关系反映了微观粒子的波粒二象性 B.B.测不准关系反映了测量仪器的缺陷测不准关系反映了测量仪器的缺陷 C C. .测不准关系反映了对微观粒子的测量方法测不准关系反映了对微观粒子的测量方法 不完善，需要改进不完善，需要改进 D.D.测不准关系反映了微观粒子的能量守恒、测不准关系反映了微观粒子的能量守恒、 动量不守恒动量不守恒 11.11.电子显微镜中的电子从静止开始通过电子显微镜中的电子从静止开始通过 电势差为电势差为U U的静电场加速后，其德布罗意的静电场加速后，其德布罗意 波长是波长是0.040.04nmnm，则则U U约为约为()() A.150VA.150V B.330VB.330V C.630VC.630V D.940VD.940V 12.12.要使处于基态的氢原子受激发后能发要使处于基态的氢原子受激发后能发 射赖曼系（由激发态跃迁到基态发射的各射赖曼系（由激发态跃迁到基态发射的各 谱线的谱线系）的最长波长的谱线，至少谱线的谱线系）的最长波长的谱线，至少 应向基态氢原子提供的能量是（）应向基态氢原子提供的能量是（） A.1.5eV A.1.5eV B.3.4eV B.3.4eV C.10.2eV D.13.6eVC.10.2eV D.13.6eV 13.13.如图所示，一束动量为如图所示，一束动量为P P的电子，通的电子，通 过宽度为过宽度为a a的狭缝，在距离狭缝为的狭缝，在距离狭缝为R R处放处放 置一荧光屏，屏上衍射图样置一荧光屏，屏上衍射图样 中央最大宽度中央最大宽度d d等于等于()() R a d 1 14. 4. 下列各物体，属绝对黑体的是（）下列各物体，属绝对黑体的是（） A.A.不辐射可见光的物体不辐射可见光的物体 B.B.不辐射任何光线的物体不辐射任何光线的物体 C.C.不能反射可见光的物体不能反射可见光的物体 D.D.不能反射任何电磁波的物体不能反射任何电磁波的物体 15.15.按玻尔理论，当氢原子中某个轨道的按玻尔理论，当氢原子中某个轨道的 电子向半径较大的轨道跃迁时，它的（）电子向半径较大的轨道跃迁时，它的（） A A. .总能量变大总能量变大 B B. .动能变大动能变大 C C. .角动量变小角动量变小 D.D.势能变小势能变小 1.1.根据基尔霍夫定律，在相同的温度下，同根据基尔霍夫定律，在相同的温度下，同 一波长的辐射本领与吸收率之比对于所有一波长的辐射本领与吸收率之比对于所有 物体都是物体都是 的，是一个取决于的，是一个取决于 和和 的函数。的函数。 3.3.瑞利和金斯为了从理论上找出符合黑体辐瑞利和金斯为了从理论上找出符合黑体辐 射实验结果的函数式，推导出瑞利射实验结果的函数式，推导出瑞利- -金斯金斯 公式。该公式在短波段会得出辐射能量发公式。该公式在短波段会得出辐射能量发 散的结果，在物理学史上称为散的结果，在物理学史上称为 。 紫外灾难 ( (二二) ) 填空题填空题 相同 波长 温度 2.2.按照黑体辐射实验定律，绝对黑体的辐出按照黑体辐射实验定律，绝对黑体的辐出 度与其热力学温度的次方成正比。度与其热力学温度的次方成正比。四 4.4.在做光电效应实验时，先用波长为在做光电效应实验时，先用波长为 的激的激 光束光束1 1，全部入射到某金属表面上，产生的，全部入射到某金属表面上，产生的 光电流光电流 ，在换用波长，在换用波长 的激光束的激光束2 2 ，全部入射到该金属表面上，产生的光电，全部入射到该金属表面上，产生的光电 流流 。设激光束。设激光束1 1、2 2的功率相同，但的功率相同，但 是是 ，则饱和光电流，则饱和光电流 与与 间的大间的大 小关系为小关系为 。 5.5.光子波长为 ，光子波长为 ，动量的大小；动量的大小；则其动则其动 能；质量是能；质量是 。 8.8.在氢原子光谱中，由高能级向低能级跃在氢原子光谱中，由高能级向低能级跃 迁时发出的赖曼系谱线中，最长的波长迁时发出的赖曼系谱线中，最长的波长 是是 。 121.52nm 7.7.康普顿效应的发现和理论解释进一步揭康普顿效应的发现和理论解释进一步揭 示了光的示了光的 性，并且也证实了在性，并且也证实了在 微观粒子相互作用过程中，微观粒子相互作用过程中， 守恒守恒 定律和定律和 守恒定律依然成立。守恒定律依然成立。 量子 能量 动量 6.6.在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子碰在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子碰 撞时，光子能量撞时，光子能量 ，波长，波长 ；光子；光子 与束缚较紧电子碰撞时，能量与束缚较紧电子碰撞时，能量 ，波，波 长长 。 减小 增大 不变 不变 10.10.实物粒子与光一样具有，计实物粒子与光一样具有，计 算物质波波长的公式是。低速粒算物质波波长的公式是。低速粒 子的物质波公式是，初速为零子的物质波公式是，初速为零 的电子在电势差为的电子在电势差为U U的电场中加速后，其物的电场中加速后，其物 质波的公式是质波的公式是_。 波粒二象性 11.11.电子显微镜中的电子从静止开始通过电子显微镜中的电子从静止开始通过 电势差为电势差为U U的静电场加速后，其德布罗意的静电场加速后，其德布罗意 波长是波长是0.04nm0.04nm，则，则U U约为约为 。 940V 9.9.按玻尔理论，当电子轰击基态氢原子时，按玻尔理论，当电子轰击基态氢原子时， 如果仅产生一条光谱线，则电子的能量范如果仅产生一条光谱线，则电子的能量范 围是围是 。 15.15.在玻尔理论中，电子绕核作圆周运动在玻尔理论中，电子绕核作圆周运动 的轨道的量子化条件是。的轨道的量子化条件是。 12.12.在玻尔理论中，当氢原子某个轨道的在玻尔理论中，当氢原子某个轨道的 电子向半径较大轨道跃迁时，它的总能电子向半径较大轨道跃迁时，它的总能 量变量变，动能，动能变变，角动，角动量变量变 。 大大小小大大 13.13.当光子与电子的波长均为当光子与电子的波长均为1010-10 -10m m时，它 时，它 们的动量值，总能量值。们的动量值，总能量值。 14.14.测不准关系表明，不能同时准确地测量测不准关系表明，不能同时准确地测量 出微观粒子的和出微观粒子的和. . 相同不同 位移和动量能量和时间 16.16.按照普朗克在按照普朗克在19001900年发表的能量子假说，年发表的能量子假说， 辐射物质中具有带电的线性谐振子，其能辐射物质中具有带电的线性谐振子，其能 量只能取某一最小能量值的整数倍，对频量只能取某一最小能量值的整数倍，对频 率为率为 v v 的谐振子来说，最小能量为的谐振子来说，最小能量为 。 ( (三三) ) 计算题计算题 1.1.假设太阳和地球都可以看做黑体，各有其固定的假设太阳和地球都可以看做黑体，各有其固定的 表面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，现表面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，现 取地球表面温度取地球表面温度 ，地球半径，地球半径 ，太阳半径，太阳半径 ， 太阳与地球距离太阳与地球距离 ，求太阳表面，求太阳表面 温度温度 。 解：地球单位时间辐射的总能量为 太阳单位时间辐射的总能量为 2.2.利用单色光和金属钠作光电效应实验，测得当利用单色光和金属钠作光电效应实验，测得当 时，光电子的最大初动能时，光电子的最大初动能1.85eV1.85eV，当，当 时，光电子的最大初动能时，光电子的最大初动能0.82eV0.82eV，由，由 此估算普朗克常量此估算普朗克常量h h的数值。的数值。 解： 解： 3.3.用于康普顿实验中用于康普顿实验中X X射线波长 射线波长 当散射角为当散射角为 90 90时，求（时，求（1 1）x x 射线波射线波 长的改变量；（长的改变量；（2 2）碰撞电子所获得的动）碰撞电子所获得的动 能；（能；（3 3）电子所获得的动量。）电子所获得的动量。 4.4.在康普顿散射实验中，当入射光的波长分别为在康普顿散射实验中，当入射光的波长分别为 的的X X射线和射线和500nm500nm的可见光时，反冲电子的可见光时，反冲电子 所获得的最大能量为多少？并分析其结果。所获得的最大能量为多少？并分析其结果。 解：波长的最大该变量为 反冲电子获得的最大能量 对于X射线 对于可见光 计算表明，在可见光范围内的光子传递给电子的 能量很小，而且此时光子的能量很低，原子中的 束缚电子不能当做静止的自由电子来讨论。 5.5.氢原子光谱的巴尔末线系中，有一光谱的波长为氢原子光谱的巴尔末线系中，有一光谱的波长为 434434nmnm，试求：试求： (1)(1)与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？ (2)(2)该谱线是氢原子由能级该谱线是氢原子由能级E E n n 跃迁到跃迁到E E k k 产生的产生的n,k n,k 各是多少？各是多少？ (3)(3)大量氢原子从大量氢原子从n=5n=5能级向下能级跃迁，最多可能级向下能级跃迁，最多可 发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级 图中表示出来，并标明波长最短是哪一条线？图中表示出来，并标明波长最短是哪一条线？ 解： n=5 n=4 n=3 n=2 n=1 巴尔末系巴尔末系 赖曼系赖曼系 波长最短 E最大 这里：k=2, 于是有 6.6.当氢原子放射出光子时，试计算由于氢原子的当氢原子放射出光子时，试计算由于氢原子的 反冲所引起的光波波长的变化。反冲所引起的光波波长的变化。 解：设氢原子起初静止，发射光子前后的能量和 动量分别为： 。设氢原子不发生反 冲时，光子的频率为 ，即 有反冲时发射光子的频率为 ，由能量守恒及 动量守恒，有 6.6.当氢原子放射出光子时，试计算由于氢原子的当氢原子放射出光子时，试计算由于氢原子的 反冲所引起的光波波长的变化。反冲所引起的光波波长的变化。 可见，在原子光谱范围内，由核反冲引起的发射 光波长的变化可以忽略不计，同样由核反冲引起 的吸收光波长的变化也可以忽略不计，所以，原 子可以吸收同种原子吸收的光 7. 7. （不要求不要求） 8. 8. （不要求不要求） 9.9.在康普顿效应中，已知入射光波长为在康普顿效应中，已知入射光波长为1nm1nm，求在，求在 9090方向上所散射的方向上所散射的X X射线波长。射线波长。 解： 10.10.已知已知 x x 光光子的能量为光光子的能量为0.60.6MeVMeV，在康在康 普顿散射之后波长变化了普顿散射之后波长变化了20%20%，求反冲电，求反冲电 子获得的能量。子获得的能量。 解： 11.11.一个粒子被限制在长度为一个粒子被限制在长度为1 1 的范围（即的范围（即 原子直径），确定其动量的不确定度。原子直径），确定其动量的不确定度。 解： 12.12.如图所示，一束动量为如图所示，一束动量为P P的电子，通过宽的电子，通过宽 度为度为a a的狭缝，在距离狭缝为的狭缝，在距离狭缝为R R处放置一荧光处放置一荧光 屏