吉林大学大学物理作业第18章波粒二象性习题答案.ppt

第十八章 波粒二象性,(一) 选择题,1. 在一般温度下，普通物体主要辐射,可见光 B.红外光 C.紫外光 D.激光,2.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平衡，这时物体有确定的,单色辐出度 B.单色吸收比 C.温度 D.发光波长,A.向长波方向移动 B.向短波方向移动 C.先向短波方向移动，后向长波移动 D.不受温度变化的影响,3.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()。,6.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（）,A.总能量守恒，总动量不守恒; B.总能量不守恒，动量守恒； C.能量、动量都守恒； D.能量、动量都不守恒。,8.在300K时达到热平衡的中子，其平均德布罗意波长的数量级为(),7.由玻尔氢原子理论可知，当氢原子由n=3的激发态向低能跃迁时可发射()。,A.一种波长的光； B.两种波长的光 C.三种波长的光 D.超过三种波长的光,A.10-7m B.10-10m C.10-13m D.10-15m,10.关于微观粒子的测不准关系，下列说法中正确的是,9.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？,A.黑体辐射实验 B.光电效应实验 C.康普顿效应实验 D.戴维逊-革末实验,A.测不准关系反映了微观粒子的波粒二象性 B.测不准关系反映了测量仪器的缺陷 C.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 D.测不准关系反映了微观粒子的能量守恒、动量不守恒,(二) 填空题,1.根据基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）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物体都是 相同 的，是一个取决于 波长 和 温度 的函数。,3.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，推导出瑞利金斯公式。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“ 紫外灾难 ”。,5.按照爱因斯坦光子学说，如果光子波长为 ，则其动量的大小；动能；,4.在做光电效应实验时，先用波长 的激光束1，全部入射到某金属表面上，产生的光电流 ，再换用波长 的激光束2，全部入射到该金属表面上，产生的光电流 。设激光束1、2的功率相同，但 ，则饱和光电流I1m与I2m间的大小关系为I1m ）,7.康普顿效应的发现和理论解释进一步揭示了光的 粒子 性，并且也证实了在微观粒子相互作用过程中， 能量 守恒定律和 动量 守恒定律依然成立。,8.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，最长的波长是 。,121.52nm,=(E2-E1)/h =hc/(E2-E1),11.电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U的静电场加速后，其德布罗电波长是0.04nm，则U约为 940V 。,9.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，则电子的能量范围是 10.2eVE12.09eV 。,E1=-13.6eV E2=-3.2eV E3=-1.51eV E2-E1 EE3-E1,1. 假设太阳和地球可看作黑体，各有其固定的表面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，现取地球表面温度TE=300K, 地球半径RE=6400km，太阳半径Rs=6.95105km,太阳与地球的距离d=1.496108km，求太阳表面温度TS。,解：太阳辐射能量分布在半径为d的球面上，其中被地球吸收的能量为地球横截面积上的辐射能，即,三、 计算题,2. 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1.85eV，当 时，光电子的最大初动能0.82eV，由此估算普朗克常量h的数值。,解：根据爱因斯坦光电效应方程,波长300nm:,波长400nm:,3.用于康普顿散射实验中的X射线波长 m。当散射角为90时，求：（1）X射线波长的改变量；（2）碰撞电子所获得的动能；（3）电子所获得的动量。,解：（1）根据康普顿散射公式,（2）碰撞电子所获得的动能,（3）电子所获得的动量,(3),4.在康普顿散射实验中，当入射光的波长分别为0.05nm的X射线和500nm的可见光时，反冲电子所获得的最大能量是多少？并分析其结果。,解：据康普顿散射公式,反冲粒子能量最大时，=1800,X射线：Ekm = 2.2eV 可见光：Ekm = 2.410-5eV,结果表明：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作静止的自由电子来讨论。,解：（1）,5.（1）氢原子光谱的巴尔末线系中，有一光谱的波长为434nm，求与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特（已知1eV=1.6*10-19J）?（2）该谱线是氢原子由能级En跃迁到能级Ek产生的，n和k各为多少？（3）大量氢原子从n5能级向下跃迁，最多可以发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级图中表示出来，并标明波长最短的是哪一条谱线？,莱曼系,巴尔末系,帕邢系,布拉开系,6. 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。,解：设氢原子放射出光子的频率为，其相应波长为，其能量为E=h，氢原子质量为m, 由于氢原子反冲，其光波波长变为。,根据动量守恒定律，放射光子前认为氢原子静止，动量为0，放出光子后光子的动量为P=h/=m =h/ m,根据能量守恒定律 E=hc/=hc/+ m2 /2,结论：反冲导致波长变化可忽略不计。, 极小 =9.1210-8m,7.一个质量为m的粒子在边长为a的正立方体盒子 内运动，由不确定关系计算该粒子最小能量,x 最大值为a,8. 一单光子撞击一静止的电子，将其能量全部传递给电子。这种过程是否可能，说明理由。,解：设原来静止的自由电子与光子碰撞后吸收光子的全部能量以速度运动，根据能量守恒定律有,由此得电