第18章波粒二象性習(xí)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(dāng)物體因輻射而消耗的能量等于從外界吸收的能量時(shí)，物體的熱輻射過程達(dá)到平衡，這時(shí)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(zhǎng),A.向長(zhǎng)波方向移動(dòng)B.向短波方向移動(dòng)C.先向短波方向移動(dòng)，后向長(zhǎng)波移動(dòng)D.不受溫度變化的影響,3.隨著黑體輻射溫度的升高，對(duì)應(yīng)于最大單色發(fā)射強(qiáng)度的波長(zhǎng)將()。,6.在康普頓效應(yīng)中，光子與電子碰撞前后二者的動(dòng)量、能量關(guān)系是（）,A.總能量守恒，總動(dòng)量不守恒;B.總能量不守恒，動(dòng)量守恒；C.能量、動(dòng)量都守恒；D.能量、動(dòng)量都不守恒。,8.在300K時(shí)達(dá)到熱平衡的中子，其平均德布羅意波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為(),7.由玻爾氫原子理論可知，當(dāng)氫原子由n=3的激發(fā)態(tài)向低能躍遷時(shí)可發(fā)射()。,A.一種波長(zhǎng)的光；B.兩種波長(zhǎng)的光C.三種波長(zhǎng)的光D.超過三種波長(zhǎng)的光,A.10-7mB.10-10mC.10-13mD.10-15m,10.關(guān)于微觀粒子的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，下列說法中正確的是,9.下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意關(guān)于實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假說？,A.黑體輻射實(shí)驗(yàn)B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)C.康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)D.戴維遜-革末實(shí)驗(yàn),A.測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系反映了微觀粒子的波粒二象性B.測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系反映了測(cè)量?jī)x器的缺陷C.測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系反映了對(duì)微觀粒子的測(cè)量方法不完善，需要改進(jìn)D.測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系反映了微觀粒子的能量守恒、動(dòng)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(zhǎng)的輻射本領(lǐng)與吸收率之比對(duì)于所有物體都是相同的，是一個(gè)取決于波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的函數(shù)式，推導(dǎo)出瑞利金斯公式。該公式在短波段會(huì)得出輻射能量發(fā)散的結(jié)果，在物理學(xué)史上稱為“紫外災(zāi)難”。,5.按照愛因斯坦光子學(xué)說，如果光子波長(zhǎng)為，則其動(dòng)量的大小；動(dòng)能；,4.在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用波長(zhǎng)的激光束1，全部入射到某金屬表面上，產(chǎn)生的光電流，再換用波長(zhǎng)的激光束2，全部入射到該金屬表面上，產(chǎn)生的光電流。設(shè)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(guān)系為I1m）,7.康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和理論解釋進(jìn)一步揭示了光的粒子性，并且也證實(shí)了在微觀粒子相互作用過程中，能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律依然成立。,8.在氫原子光譜中，由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的賴曼系譜線中，最長(zhǎng)的波長(zhǎng)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(shì)差為U的靜電場(chǎng)加速后，其德布羅電波長(zhǎng)是0.04nm，則U約為940V。,9.按玻爾理論，當(dāng)電子轟擊基態(tài)氫原子時(shí)，如果僅產(chǎn)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(shè)太陽(yáng)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(yáng)，現(xiàn)取地球表面溫度TE=300K,地球半徑RE=6400km，太陽(yáng)半徑Rs=6.95105km,太陽(yáng)與地球的距離d=1.496108km，求太陽(yáng)表面溫度TS。,解：太陽(yáng)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(jì)算題,2.利用單色光和金屬鈉作光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得當(dāng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能1.85eV，當(dāng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)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(yīng)方程,波長(zhǎng)300nm:,波長(zhǎng)400nm:,3.用于康普頓散射實(shí)驗(yàn)中的X射線波長(zhǎng)m。當(dāng)散射角為90時(shí)，求：（1）X射線波長(zhǎng)的改變量；（2）碰撞電子所獲得的動(dòng)能；（3）電子所獲得的動(dòng)量。,解：（1）根據(jù)康普頓散射公式,（2）碰撞電子所獲得的動(dòng)能,（3）電子所獲得的動(dòng)量,(3),4.在康普頓散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)入射光的波長(zhǎng)分別為0.05nm的X射線和500nm的可見光時(shí)，反沖電子所獲得的最大能量是多少？并分析其結(jié)果。,解：據(jù)康普頓散射公式,反沖粒子能量最大時(shí)，=1800,X射線：Ekm=2.2eV可見光：Ekm=2.410-5eV,結(jié)果表明：在可見光范圍內(nèi)的光子傳遞給電子的能量很小，而且此時(shí)光子的能量很低，原子中的束縛電子不能當(dāng)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(zhǎng)為434nm，求與這一譜線相應(yīng)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(jí)En躍遷到能級(jí)Ek產(chǎn)生的，n和k各為多少？（3）大量氫原子從n5能級(jí)向下躍遷，最多可以發(fā)射幾個(gè)線系，共幾條譜線？請(qǐng)?jiān)跉湓幽芗?jí)圖中表示出來，并標(biāo)明波長(zhǎng)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(shí)，試計(jì)算由于氫原子的反沖所引起的光波波長(zhǎng)的變化。,解：設(shè)氫原子放射出光子的頻率為，其相應(yīng)波長(zhǎng)為，其能量為E=h，氫原子質(zhì)量為m,由于氫原子反沖，其光波波長(zhǎng)變?yōu)椤?根據(jù)動(dòng)量守恒定律，放射光子前認(rèn)為氫原子靜止，動(dòng)量為0，放出光子后光子的動(dòng)量為P=h/=m=h/m,根據(jù)能量守恒定律E=hc/=hc/+m2/2,結(jié)論：反沖導(dǎo)致波長(zhǎng)變化可忽略不計(jì)。,極小=9.1210-8m,7.一個(gè)質(zhì)量為m的粒子在邊長(zhǎng)為a的正立方體盒子內(nèi)運(yùn)動(dòng)，由不確定關(guān)系計(jì)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(shè)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量守恒定律有,由此得電子的