2014波粒二象性作业答案.ppt

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1、第十八章第十八章 波粒二象性波粒二象性一、一、选择题选择题1.1.在一般温度下，普通物体主要辐射在一般温度下，普通物体主要辐射A.A.可见光可见光 B.B.红外光红外光 C.C.紫外光紫外光 D.D.激光激光2.2.当物体因辐射而消耗的能量等于从外界吸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，收的能量时，物体的热辐射过程达到平衡，这时物体有确定的这时物体有确定的A.A.单色辐出度单色辐出度 B.B.单色吸收比单色吸收比C.C.温度温度 D.D.发光波长发光波长A.A.向长波方向移动向长波方向移动B.B.向短波方向移动向短波方向移动C.C.先向短波方向移动，后向长

2、波移动先向短波方向移动，后向长波移动D.D.不受温度变化的影响不受温度变化的影响3 3.随着黑体辐射温度的升高，对应于最大随着黑体辐射温度的升高，对应于最大单色辐射强度的波长将单色辐射强度的波长将()()。4.4.由普朗克假设，黑体辐射过程中谐振子由普朗克假设，黑体辐射过程中谐振子吸收或发射能量是不连续的，最小能量值吸收或发射能量是不连续的，最小能量值大小（大小（）A.A.与振子振幅成正比；与振子振幅成正比；B.B.与振子频率成正比；与振子频率成正比；C.C.与振子数量成正比；与振子数量成正比；D.D.与黑体温度成正比。与黑体温度成正比。6.6.在康普顿效应中，光子与电子碰撞前后在康普顿效应中

3、，光子与电子碰撞前后二者的动量、能量关系是（）二者的动量、能量关系是（）A.A.总能量守恒，总动量不守恒总能量守恒，总动量不守恒;B.B.总能量不守恒，动量守恒；总能量不守恒，动量守恒；C.C.能量、动量都守恒；能量、动量都守恒；D.D.能量、动量都不守恒。能量、动量都不守恒。A.A.散射方向散射方向 B.B.散射物质散射物质 C.C.散射方向和散射物质散射方向和散射物质 D.D.入射波长和散射方向入射波长和散射方向5 5.在康普顿效应中，波长的改变量在康普顿效应中，波长的改变量 仅决定于仅决定于()()。8 8.在在300K300K时达到热平衡的中子，其平均德时达到热平衡的中子，其平均德布罗

4、意波长的数量级为布罗意波长的数量级为7 7.由玻尔氢原子理论可知，当氢原子由由玻尔氢原子理论可知，当氢原子由n=3n=3的激发态向低能跃迁时可发射的激发态向低能跃迁时可发射()()。A.A.一种波长的光；一种波长的光；B.B.两种波长的光两种波长的光C.C.三种波长的光三种波长的光D.D.超过三种波长的光超过三种波长的光10.10.关于微观粒子的测不准关系，下列说法关于微观粒子的测不准关系，下列说法中正确的是中正确的是9.9.下列哪个实验证实了德布罗意关于实物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？粒子具有波动性的假说？A.A.黑体辐射实验黑体辐射实验 B.B.光电效应实验光电

5、效应实验C.C.康普顿效应实验康普顿效应实验 D.D.戴维逊戴维逊-革末实验革末实验A.A.测不准关系反映了微观粒子的波粒二象性测不准关系反映了微观粒子的波粒二象性B.B.测不准关系反映了测量仪器的缺陷测不准关系反映了测量仪器的缺陷C.C.测不准关系反映了对微观粒子的测量方法测不准关系反映了对微观粒子的测量方法不完善，需要改进不完善，需要改进D.D.测不准关系反映了微观粒子的能量守恒、测不准关系反映了微观粒子的能量守恒、动量不守恒动量不守恒二二 填空题填空题2.2.按照黑体辐射实验定律，绝对黑体的辐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出度与其热力学温度的 次方成正比。次方成正

6、比。1.1.根据基尔霍夫定律，在相同的温度下，根据基尔霍夫定律，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同一波长的辐射本领与吸收率之比对于所有物体都是有物体都是 的，是一个取决于的，是一个取决于 和和 的函数。的函数。3.3.瑞利和金斯为了从理论上找出符合黑体辐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，推导出瑞利射实验结果的函数式，推导出瑞利金斯公金斯公式。该公式在短波段会得出辐射能量发散的式。该公式在短波段会得出辐射能量发散的结果，在物理学史上称为结果，在物理学史上称为“”。相同相同波长波长温度温度四四紫外灾难紫外灾难4 4 在做光电效应实验时，先用波长为在做光电效

7、应实验时，先用波长为1 1 1 1 的的激光束激光束1 1，全部入射到某金属表面上，产生，全部入射到某金属表面上，产生光电流光电流I I1 1 1 100，再换用波长，再换用波长2 2 2 2 的激光束的激光束2 2，全部入射到该金属表面上，产生光电流全部入射到该金属表面上，产生光电流I I2 2 2 20.0.设激光束设激光束1 1、2 2的功率相同，但的功率相同，但1 1 1 1 2 2 2 2,则饱和光电流则饱和光电流I I1m1m1m1m与与I I2m2m2m2m间的大小关系为间的大小关系为I1m 1m 1m 1m I2m 2m 2m 2m。5.5.按照爱因斯坦光子学说，如果按照爱因斯

8、坦光子学说，如果光子波长为光子波长为，则其动量的大小，则其动量的大小=；动能；动能=6 6.在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子碰在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子碰撞时，光子能量撞时，光子能量 ，波长，波长 ；光子与；光子与束缚较紧电子碰撞时，能量束缚较紧电子碰撞时，能量 ，波长，波长 。7.7.康普顿效应的发现和理论解释进一步揭康普顿效应的发现和理论解释进一步揭示了光的示了光的 性，并且也证实了在微观粒子性，并且也证实了在微观粒子相互作用过程中，相互作用过程中，守恒定律和守恒定律和 守恒守恒定律依然成立。定律依然成立。不变不变不变不变减小减小增大增大量子量子能量能量动量动量8 8.氢原子光谱

9、中，由高能级向低能级跃迁时氢原子光谱中，由高能级向低能级跃迁时发出的发出的赖曼系谱线赖曼系谱线中，最长的波长中，最长的波长 9.9.按波尔理论，当电子轰击基态氢原子时，按波尔理论，当电子轰击基态氢原子时，如果仅产生一条光谱线，则电子的能量范围如果仅产生一条光谱线，则电子的能量范围是是1216121610.10.实物粒子与光一样具有实物粒子与光一样具有计算物质波波长的公式是计算物质波波长的公式是 。低速粒子的物质波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初速为零的电子在电势差为U U的电场中加的电场中加速后，其物质波的公式是速后，其物质波的公式是 。波动性波动性11.11.电子显

10、微镜中的电子从静止开始通过电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为电势差为U U的静电场加速后，其德布罗意的静电场加速后，其德布罗意波长是波长是0.04nm0.04nm，则，则U U约为约为 。938V938V三、计算题三、计算题1 1、假设太阳和地球都可看作黑体，各有固定的、假设太阳和地球都可看作黑体，各有固定的表面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，表面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，地球表面温度地球表面温度T TE E E E=300K,=300K,半径半径R RE E E E=6400km,=6400km,太阳半径太阳半径R RS S S S=6.9510=6.95105 5km,

11、km,日地距离日地距离d=d=1.496101.496108 8kmkm，求太求太阳表面温度阳表面温度T TS S S S太阳辐射能量分布在半径为太阳辐射能量分布在半径为d d的球面上，被地的球面上，被地球吸收的能量球吸收的能量E E仅为地球横截面积上的能量，仅为地球横截面积上的能量，2.2.利用单色光和金属钠作光电效应实验，测得当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时，光电子的最大初动能1.85eV1.85eV，当，当 时，光电子的最大初动能时，光电子的最大初动能0.82eV0.82eV，由，由此估算普朗克常量此估算普朗克常量h h的数值。的数值。解：根据光电效应

12、方程解：根据光电效应方程对两种波长分别有对两种波长分别有3.3.用于康普顿散射实验中的用于康普顿散射实验中的X X射线波长射线波长 m m。当散射角为当散射角为9090时，求：时，求：（1 1）X X射线波长的改变量；（射线波长的改变量；（2 2）碰撞电子所获得）碰撞电子所获得的动能；（的动能；（3 3）电子所获得的动量。）电子所获得的动量。解：解：(1)(1)(2)(2)(3(3)当反冲电子的能量最大时当反冲电子的能量最大时4.4.在康普顿散射实验中，当入射光的波长分别为在康普顿散射实验中，当入射光的波长分别为0.05nm0.05nm的的X X射线和射线和500nm500nm的可见光时，反冲

13、电子所的可见光时，反冲电子所获得的最大能量为多少？并分析其结果。获得的最大能量为多少？并分析其结果。结论：可见光光子能量小，给予电子的能量结论：可见光光子能量小，给予电子的能量也很小，此时外层电子不能当做自由电子。也很小，此时外层电子不能当做自由电子。5.5.氢原子光谱的氢原子光谱的巴尔末巴尔末线系中，有一光谱的波长为线系中，有一光谱的波长为434434nmnm，试求：试求：(1)(1)与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？(2)(2)该谱线是氢原子由能级该谱线是氢原子由能级E En n跃迁到跃迁到E Ek k产生的产生的n,k n,k 各是多少？各是

14、多少？(3)(3)大量氢原子从大量氢原子从n=5n=5能级向下能级跃迁，最多可能级向下能级跃迁，最多可 发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级 图中表示出来，并标明波长最短是哪一条线？图中表示出来，并标明波长最短是哪一条线？解：解：n=5n=4n=3n=2n=1巴尔末系巴尔末系巴尔末系巴尔末系赖曼系赖曼系赖曼系赖曼系波长最短波长最短E最大最大6.6.当氢原子放出光子时，试计算由于氢原子的当氢原子放出光子时，试计算由于氢原子的反冲所引起光波波长的变化。反冲所引起光波波长的变化。解：设氢原子初始为静止状态，解：设氢原子初始为静止状态，结论：反冲导致波长变化可以忽略不计结论：反冲导致波长变化可以忽略不计7.7.一个质量为一个质量为m m的粒子在边长为的粒子在边长为a a的正立方体盒子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内运动，由不确定关系计算该粒子最小能量8.一个光子撞击一个静止电子，将能量全部传递一个光子撞击一个静止电子，将能量全部传递给电子。该过程是否可能？说明理由。给电子。该过程是否可能？说明理由。结论：该过程不可实现，结论：该过程不可实现，因其导致动量守恒因其导致动量守恒与能量守恒发生矛盾与能量守恒发生矛盾