第18章波粒二象性习题答案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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()。,4.,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（）,A.,与振子振幅成正比；,B.,与振子频率成正比；,C.,与振子数量成正比；,D.,与黑体温度成正比。,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。,A.,散射方向,B.,散射物质,C.,散射方向和散射物质,D.,入射波长和散射方向,5,.在康普顿效应中，波长的改变量仅决定于()。,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,-7,m,B.,10,-10,m,C.,10,-13,m,D.,10,-15,m,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,2.,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方成正比。,4,1.,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,I,1m,与,I,2m,间的大小关系为,I,1m,I,2m,（填,）,6,.在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子碰撞时，光子能量，波长；光子与束缚较紧电子碰撞时，能量，波长；,减小,增大,不变,不变,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)10.,实物粒子与光一样具有，计算物质波波长的公式是。低速粒子的物质波公式是，初速为零的电子在电势差为,U,的电场中加速后，其物质波的公式是_。,波粒二象性,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,10.2eV,E12.09eV,。,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,T,E,=300K,地球半径,R,E,=6400km,，太阳半径,R,s,=6.95,10,5,km,太阳与地球的距离,d=1.496,10,8,km,，求太阳表面温度,T,S,。,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，,=180,0,X,射线：,E,km,=2.2eV,可见光：,E,km,=2.4,10,-5,eV,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,-19,J,）,?,（,2,）该谱线是氢原子由能级,E,n,跃迁到能级,E,k,产生的，,n,和,k,各为多少？（,3,）大量氢原子从,n,5,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？,（,2,）,n=5,k=2,E,5,E,4,E,3,E,2,E,1,莱曼系,巴尔末系,帕邢系,布拉开系,（,3,）,4,个线系：莱曼系、巴尔末系、帕邢系、布拉开系共,10,条谱线，从,n=5,跃迁到,n=1,的谱线,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/,+m,2,/2,结论：反冲导致波长变化可忽略不计。,极小,=9.12,10,-8,m,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,由此得电子的速度为,对任何频率的光子，若上面两个结论都成立，经计算会得到：,2m,3,0,c,6,=0,。显然这是不可能的。这就是说，如果静止的自由电子能吸收光子，则能量守恒定律和动量守恒定律不能同时被遵守，因而这一过程是不可能发生的。,根据动量守恒定律为,P,光子,=P,e,