吉林大學(xué)大學(xué)物理作業(yè)第18章波粒二象性習(xí)題答案

1、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

2、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.10-7m

3、 B.10-10mC.10-13m D.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

4、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、,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

6、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,ν=(E2-E1)/h λ=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.

7、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 10.2eV≤E<12.09eV 。,E1=-13.6eV E2=-3.2eV E3=-1.51eV E2-E1≤ E<E3-E1,1. 假設(shè)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=6.95×10

8、5km,太陽與地球的距離d=1.496×108km，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(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

9、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)

10、果。,解：據(jù)康普頓散射公式,反沖粒子能量最大時(shí)，φ=1800,X射線：Ekm = 2.2eV可見光：Ekm = 2.4×10-5eV,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

11、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n＝5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ν，其相應(yīng)波長(zhǎng)為λ，其能量為E=hν，氫原子質(zhì)量為m, 由于氫原子反沖，其光波波長(zhǎng)變?yōu)棣?#39;。,根據(jù)動(dòng)量守

12、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/λ‘=mυ υ=h/ mλ',根據(jù)能量守恒定律 E=hc/λ=hc/λ'+ mυ2 /2,結(jié)論：反沖導(dǎo)致波長(zhǎng)變化可忽略不計(jì)。,λ < λ ' λ極小 =9.12×10-8m,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,Δx 最大值為a,,8. 一單光子撞擊一靜止的電子，