大学物理习题课14.ppt
1.黑体辐射的两条规律黑体辐射的两条规律:（1)维恩位移定律维恩位移定律(2)斯忒藩斯忒藩(Stefan)-玻耳兹曼定玻耳兹曼定律律量子物理习题课量子物理习题课1：2.普朗克能量子假设黑体腔壁由许多带电简谐振子组成，每个频率为的振子辐射和吸收的能量值是不连续的，是能量子hv 的整数倍.3.爱因斯坦光电效应方程4.康普顿效应 从光子与电子发生弹性碰撞，能量、动量守恒推导。光电效应、康普顿效应证明了光的波粒二象性。5.玻尔氢原子理论定态能级能级跃迁决定辐射频率角动量量子化条件1.一100 W的白炽灯泡的灯丝表面积为5.310-5 m2若将点燃的灯丝看成是黑体，可估算出它的工作温度为_（斯特藩玻尔兹曼定律常数=5.6710-8 W/m2K4）2.天狼星辐射波谱的峰值波长为0.29 mm，若将它看成是黑体，则由维恩位移定律可以估算出它的表面温度为_（维恩位移定律常数b=2.89710-3 mK）9.99103 K2.40103 K3.测量星球表面温度的方法之一，是把星球看作绝对黑体而测定其最大单色辐出度的波长m，现测得太阳的m1=0.55 mm，北极星的m2=0.35 mm，则太阳表面温度T1与北极星表面温度T2之比T1T2=_0.644.设用频率为设用频率为 1和和 2的两种单色光，先后照射同一种金属，已知的两种单色光，先后照射同一种金属，已知金属的红限频率为金属的红限频率为 0，1 2 0，则这两种单色光的光强相，则这两种单色光的光强相同时，测得光电子的最大初动能同时，测得光电子的最大初动能E1E2,两次照射时所加的两次照射时所加的遏止电压遏止电压|U01|U02|，所产生的饱和光电流，所产生的饱和光电流Is1_Is2.5.在光电效应实验中，测得光电子最大初动能EK与入射光频率n 的关系曲线如图所示试证：普朗克常量证：由爱因斯坦方程 及逸出功 得 因为 时EK=0，由图可知：入射光频率为n时 即 6.在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|Ua|与入射光频率n的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率0=_Hz；逸出功A=_eV51014(e=1.6010-19 C，h=6.6310-34 Js)7.康普顿散射中，当散射光子与入射光子方向成夹角=_时，散射光子的频率小得最多；当=_ 时，散射光子的频率与入射光子相同 0波长改变最大波长改变最大频率小得最多波长不变波长不变2.078.入射的X射线光子的能量为0.6MeV.散射后波长变化了20%,求反冲电子的动能.解：入射光子的能量散射光子的能量反冲电子的动能9.要使处于基态的氢原子受激后可辐射可见光谱线，要使处于基态的氢原子受激后可辐射可见光谱线，最少应供给氢原子的能量为最少应供给氢原子的能量为。可见光：巴尔末系可见光：巴尔末系n 2 (n=3,4,)基态基态由由此此可可得得氢氢原原子子回回到到基基态态过过程程中中的的三三种种可可能能辐辐射射，所所对对应应的的谱谱线线波波长长分分别别为为102.6nm102.6nm、657.9nm657.9nm和和121.6nm121.6nm。10.若外来若外来单色光把氢原子激发至第三激发态，则当氢原子跃迁单色光把氢原子激发至第三激发态，则当氢原子跃迁回低能态时，可发出的可见光线的条数是：回低能态时，可发出的可见光线的条数是：（A）1（B）2（C）3（D）6Bn=1，基态基态n=2n=3n=4可见光：巴尔末系可见光：巴尔末系4 23 2 1.为什么几乎没有黑色的花？答：如果花是黑颜色的，表明花对于可见光没有反射，也就是花将可见光波段的能量都吸收了，与其他颜色的花相比，黑色花的温度将更高，这样的花很可能会由于没有及时将能量从其他途径释放掉的机制而枯死。另外，对于虫媒花朵来说，黑色是昆虫的视觉盲点，因而无法授粉。2.在彩色电视研制过程中，曾面临一个技术问题：用于红色部分的摄像管的设计技术要比绿、蓝部分困难，你能说明其原因吗？答：由于红光的频率比绿光、蓝光的频率小，故当光照射到金属表面上时，光电子从金属表面逸出时的最大初动能也小，这样回路中形成的光电流就比较小，甚至还有可能就没有光电子从金属表面逸出，回路中没有光电流思考与应用题：思考与应用题：3.光电效应和康普顿效应在对光子粒子性的认识方面，其意义有何不同?答：光电效应未涉及光子的动量，只说明普朗克公式所说的电磁场内的一份份的能量可在空间自由传播。或者说，电磁波在空间传播时，能量是一份份的，这样的能量子可被粒子整个地吸收。康普顿效应说明上述的能量子与粒子碰撞时遵守能量守恒定律和动量守恒定律，因此，能量子的粒子性的表现就更为明确了。此时可以认为能量子就是一种粒子，这种粒子则称为光子。光子的能量越高，它的粒子性表现得就越明显；反之，光子的能量越低，它的波动性表现得就越明显。康普顿效应中所用的光子的能量比光电效应中所用的光子的能量要高三个数量级，所以在康普顿效应中，光子的粒子性表现得更为明显。4.玻尔氢原子理论的成功和局限性是什么？答：成功：从理论上解释了氢原子光谱的实验规律，并从理论上算出里德伯常量 玻尔首先提出了原子系统能量量子化的概念和角动量量子化的假设 玻尔创造性的提出了定态、跃迁等重要概念，为近代量子物理的建立奠定了基础 局限性：由于未能预见微观粒子的波粒二象性，虽然提出正确的量子假设，但未能完全脱离经典理论的影响，仍采用经典理论的思想和处理方法，因此不能正确说明氢原子内部的微观粒子运动
