第18章波粒二象性習題答案.ppt

第十八章波粒二象性,(一)選擇題,1.在一般溫度下，普通物體主要輻射,可見光B.紅外光C.紫外光D.激光,2.當物體因輻射而消耗的能量等于從外界吸收的能量時，物體的熱輻射過程達到平衡，這時物體有確定的,單色輻出度B.單色吸收比C.溫度D.發(fā)光波長,A.向長波方向移動B.向短波方向移動C.先向短波方向移動，后向長波移動D.不受溫度變化的影響,3.隨著黑體輻射溫度的升高，對應于最大單色發(fā)射強度的波長將()。,6.在康普頓效應中，光子與電子碰撞前后二者的動量、能量關系是（）,A.總能量守恒，總動量不守恒;B.總能量不守恒，動量守恒；C.能量、動量都守恒；D.能量、動量都不守恒。,8.在300K時達到熱平衡的中子，其平均德布羅意波長的數(shù)量級為(),7.由玻爾氫原子理論可知，當氫原子由n=3的激發(fā)態(tài)向低能躍遷時可發(fā)射()。,A.一種波長的光；B.兩種波長的光C.三種波長的光D.超過三種波長的光,A.10-7mB.10-10mC.10-13mD.10-15m,10.關于微觀粒子的測不準關系，下列說法中正確的是,9.下列哪個實驗證實了德布羅意關于實物粒子具有波動性的假說？,A.黑體輻射實驗B.光電效應實驗C.康普頓效應實驗D.戴維遜-革末實驗,A.測不準關系反映了微觀粒子的波粒二象性B.測不準關系反映了測量儀器的缺陷C.測不準關系反映了對微觀粒子的測量方法不完善，需要改進D.測不準關系反映了微觀粒子的能量守恒、動量不守恒,(二)填空題,1.根據(jù)基爾霍夫（G.R.Kirchhoff）定律，在相同的溫度下，同一波長的輻射本領與吸收率之比對于所有物體都是相同的，是一個取決于波長和溫度的函數(shù)。,3.瑞利和金斯為了從理論上找出符合黑體輻射實驗結果的函數(shù)式，推導出瑞利金斯公式。該公式在短波段會得出輻射能量發(fā)散的結果，在物理學史上稱為“紫外災難”。,5.按照愛因斯坦光子學說，如果光子波長為，則其動量的大??；動能；,4.在做光電效應實驗時，先用波長的激光束1，全部入射到某金屬表面上，產生的光電流，再換用波長的激光束2，全部入射到該金屬表面上，產生的光電流。設激光束1、2的功率相同，但，則飽和光電流I1m與I2m間的大小關系為I1m）,7.康普頓效應的發(fā)現(xiàn)和理論解釋進一步揭示了光的粒子性，并且也證實了在微觀粒子相互作用過程中，能量守恒定律和動量守恒定律依然成立。,8.在氫原子光譜中，由高能級向低能級躍遷時發(fā)出的賴曼系譜線中，最長的波長是。,121.52nm,=(E2-E1)/h=hc/(E2-E1),11.電子顯微鏡中的電子從靜止開始通過電勢差為U的靜電場加速后，其德布羅電波長是0.04nm，則U約為940V。,9.按玻爾理論，當電子轟擊基態(tài)氫原子時，如果僅產生一條光譜線，則電子的能量范圍是10.2eVE12.09eV。,E1=-13.6eVE2=-3.2eVE3=-1.51eVE2-E1EE3-E1,1.假設太陽和地球可看作黑體，各有其固定的表面溫度，地球的熱輻射能源全部來自太陽，現(xiàn)取地球表面溫度TE=300K,地球半徑RE=6400km，太陽半徑Rs=6.95105km,太陽與地球的距離d=1.496108km，求太陽表面溫度TS。,解：太陽輻射能量分布在半徑為d的球面上，其中被地球吸收的能量為地球橫截面積上的輻射能，即,三、計算題,2.利用單色光和金屬鈉作光電效應實驗，測得當時，光電子的最大初動能1.85eV，當時，光電子的最大初動能0.82eV，由此估算普朗克常量h的數(shù)值。,解：根據(jù)愛因斯坦光電效應方程,波長300nm:,波長400nm:,3.用于康普頓散射實驗中的X射線波長m。當散射角為90時，求：（1）X射線波長的改變量；（2）碰撞電子所獲得的動能；（3）電子所獲得的動量。,解：（1）根據(jù)康普頓散射公式,（2）碰撞電子所獲得的動能,（3）電子所獲得的動量,(3),4.在康普頓散射實驗中，當入射光的波長分別為0.05nm的X射線和500nm的可見光時，反沖電子所獲得的最大能量是多少？并分析其結果。,解：據(jù)康普頓散射公式,反沖粒子能量最大時，=1800,X射線：Ekm=2.2eV可見光：Ekm=2.410-5eV,結果表明：在可見光范圍內的光子傳遞給電子的能量很小，而且此時光子的能量很低，原子中的束縛電子不能當作靜止的自由電子來討論。,解：（1）,5.（1）氫原子光譜的巴爾末線系中，有一光譜的波長為434nm，求與這一譜線相應的光子能量為多少電子伏特（已知1eV=1.6*10-19J）?（2）該譜線是氫原子由能級En躍遷到能級Ek產生的，n和k各為多少？（3）大量氫原子從n5能級向下躍遷，最多可以發(fā)射幾個線系，共幾條譜線？請在氫原子能級圖中表示出來，并標明波長最短的是哪一條譜線？,萊曼系,巴爾末系,帕邢系,布拉開系,6.氫原子放射出光子時，試計算由于氫原子的反沖所引起的光波波長的變化。,解：設氫原子放射出光子的頻率為，其相應波長為，其能量為E=h，氫原子質量為m,由于氫原子反沖，其光波波長變?yōu)椤?根據(jù)動量守恒定律，放射光子前認為氫原子靜止，動量為0，放出光子后光子的動量為P=h/=m=h/m,根據(jù)能量守恒定律E=hc/=hc/+m2/2,結論：反沖導致波長變化可忽略不計。,極小=9.1210-8m,7.一個質量為m的粒子在邊長為a的正立方體盒子內運動，由不確定關系計算該粒子最小能量,x最大值為a,8.一單光子撞擊一靜止的電子，將其能量全部傳遞給電子。這種過程是否可能，說明理由。,解：設原來靜止的自由電子與光子碰撞后吸收光子的全部能量以速度運動，根據(jù)能量守恒定律有,由此得電子的