第14章量子物理

第14章量子物理一、选择题1.下列物体中属于绝对黑体的是（A）不辐射可见光的物体；（B）不辐射任何光线的物体；（C）不能反射可见光的物体；（D）不能反射任何光线的物体。[]2.光电效应和康普顿效应都是光子和物质原子中的电子相互作用过程，其区别何在？在下面几种理解中，正确的是（A）两种效应中电子与光子组成的系统都服从能量守恒定律和动量守恒定律；（B）光电效应是由于电子吸收光子能量而产生的，而康普顿效应则是由于电子与光子的弹性碰撞过程；（C）两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程；（D）两种效应都属于电子吸收光子的过程。[]3.关于光子的性质，有以下说法：（1）不论真空中或介质中的速度都是c；（2）它的静止质量为零；（3）它的动量为/hc；（4）它的总能量就是它的动能；（5）它有动量和能量，但没有质量。其中正确的是[]（A）（1）（2）（3）（B）（2）（3）（4）（C）（3）（4）（5）（D）（3）（5）4.关于普朗克量子假说，下列表述正确的是[](A)空腔振子的能量是非量子化的(B)振子发射或吸收能量是量子化的(C)辐射的能量等于振子的能量(D)各振子具有相同的能量5.用相同的两束紫光分别照射到两种不同的金属表面上时,产生光电效应,则(A)这两束光子的能量不相同(B)逸出电子的初动能不相同(C)在单位时间内逸出的电子数相同(D)遏止电压相同[]6.用强度为I、波长为的X射线(伦琴射线)分别照射Li(Z=3)和Fe(Z=26).若在同一散射角下测得康普顿散射的X射线波长分别为Li和Fe(Li、Fe＞),它们对应的强度分别为LiI和FeI，则有关系(A)FeLiFeLi,II(B)FeLiFeLi,II(C)FeLiFeLi,II(D)FeLiFeLi,II[]7.在以下过程中,可能观察到康普顿效应的过程是(A)电子穿过原子核(B)X射线射入石墨(C)电子在介质中高速飞行(D)粒子射入金属中[]8.为了观察康普顿效应,入射光可用(A)可见光(B)红外光(C)X射线(D)宇宙射线[]9.根据光子理论hE,hp.则光的速度为(A)Ep(B)pE(C)Ep(D)22pE[]10.用X射线照射物质时，可以观察到康普顿效应，即在偏离入射光的各个方向上观察到散射光，这种散射光中[](A)只包含有与入射光波长相同的成分(B)既有与入射光波长相同的成分，也有波长变长的成分，且波长的变化量只与散射光的方向有关，与散射物质无关(C)既有与入射光波长相同的成分，也有波长变长的成分和波长变短的成分，波长的变化量既与散射方向有关，也与散射物质有关(D)只包含着波长变化的成分,其波长的变化量只与散射物质有关,与散射方向无关11.光电效应和康普顿散射都包含有电子与光子的相互作用,下面表述中正确的是(A)相互作用都是电子与光子的弹性碰撞(B)前者是完全非弹性碰撞,后者是弹性碰撞(C)两者都是完全非弹性碰撞(D)前者是弹性碰撞而后者是完全非弹性碰撞[]12.根据玻尔氢原子理论，当大量氢原子处于n=3的激发态时，原子跃迁将发出(A)一种波长的光(B)两种波长的光(C)三种波长的光(D)各种波长的光[]13.设氢原子被激发后电子处在第四轨道(n=4)上运动.则观测时间内最多能看到谱线的条数为(A)2条(B)4条(C)6条(D)8条[]14.关于不确定关系xxph，有以下几种理解：（1）粒子的动量不可能确定，但坐标可以被确定；（2）粒子的坐标不可能确定，但动量可以被确定；（3）粒子的动量和坐标不可能同时确定；（4）不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子。其中正确的是（A）（1）、（2）；（B）（2）、（4）；（C）（3）、（4）；（D）（4）、（1）。[]二、填空题1.钨的红限频率为151.310Hz.用波长为180nm的紫外光照射时,从其表面上逸出的电子能量为．2.以波长为207.0m的紫外光照射金属钯表面产生光电效应，已知钯的红限频率1501021.1Hz，则其遏止电压aU＝V.(普朗克常量sJ1063.634h，元电荷19106.1eC)3.康普顿散射中,当出射光子与入射光子方向成夹角=______时,光子的频率减少得最多;当=______时,光子的频率保持不变.4.波长为0.071nm的X射线射到石墨上,由公式cmhe)cos1(可知,在与入射方向成45角方向观察到的X射线波长是．5.根据玻尔量子理论,氢原子中电子处于第一轨道上运动的速度与处在第三轨道上运动的速度大小之比为．6.在氢原子光谱的巴耳末线系中有一频率为Hz1015.614的谱线，它是氢原子从能级nE＝eV跃迁到能级kE＝eV而发出的.7.静止质量为me的电子，经电势差为U12的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长＝________________________________．8.已知中子的质量为1.67×10-27kg.假定一个中子沿x方向以2000ms-1的速度运动,速度的测量误差为0.01,则中子位置的不确定量最小为(用不确定关系xpx≥计算)．三、计算题1.若将星球看成绝对黑体,利用维恩位移律,通过测量m便可估计其表面温度.现测得太阳和北极星的m分别为510nm和350nm,试求它们的表面温度和黑体辐射出射度.2.已知铝的逸出功是4.2eV，今用波长为200nm的光照射铝表面，求：(1)光电子的最大动能；(2)截止电压；(3)铝的红限波长.3.已知X射线光子的能量为0.60MeV，若在康普顿散射中散射光子的波长变化了30%，试求反冲电子的动能.4.在一次康普顿散射实验中，若用波长0=0.1nm的光子作为入射源，试问：(1)散射角45的康普顿散射波长是多少?(2)分配给这个反冲电子的动能有多大?5.已知氢原子的巴耳末系中波长最长的一条谱线的波长为nm28.656，试由此计算帕邢系(由高能激发态跃迁到n＝3的定态所发射的谱线构成的线系)中波长最长的一条谱线的波长.6.实验发现,基态氢原子可以吸收能量为12.75eV的光子.(1)试问氢原子吸收该光子后将被激发到哪个能级?(2)受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能发出哪几条谱线?请画出能级图(定性)，并将这些跃迁画在能级图上.7.质量为me的电子被电势差U12=100kV的电场加速，如果考虑相对论效应，试计算其德布罗意波的波长．若不用相对论计算，则相对误差是多少?8.电视机显像管中电子的加速电压为9kV，电子枪枪口直径取0.50mm，枪口离荧光屏的距离为0.30m.求荧光屏上一个电子形成的亮斑直径.这样大小的亮斑影响电视图像的清晰度吗?第14章量子物理答案一、选择题1.[D];(2)[B];3[B];4.[B];5.[B];6.[C];7.[B];8.[C].;9.[B];10.[B].11.[B]12.[C].13.[A];14.[C]。二、填空题1.1.5eV；2.0.99；3.,0；4.0.0717nm；5.3；6.–0.58,–3.4；7.12e2eUmh8.3.16×10-7m。三、计算题1.解利用m1510nm和m2350nm,根据维恩位移律和斯特藩–玻耳兹曼定律,可得太阳和北极星的表面温度和辐出度分别为K1069.531m1bTK1029.832m1bT27411mW1094.5)(TTM28422mW1068.2)(TTM2.解(1)AchAhEmk,eV0.2eV2.4eV106.1102001031063.6199834(2)V0.2mk,eeEU(3)Ahcc00nm296m1096.2m106.12.41031063.67198343.解入射X射线光子能量为0E，波长为00Ehc，散射光子的波长003.1%301能量为3.13.1100EhchcE所以，反冲电子的动能为MeV14.0MeV60.03.13.03.11100kEEEE4.解(1)由康普顿散射公式可得散射光波长nm7071.0nm7070.0nm1.0)cos1(e0cmh(2)由能量守恒定律，反冲电子的动能hchchhE00k=6.63×1034×3×108×()10707.1110111010J=8.23×1017J=515eV5.解巴耳末系最长的波长nm28.65632，满足关系223231211R次长谱线波长42满足nm13.48627204121322242R二式相减，得432232421413111R43就是帕邢系波长最长的谱线波长nm04.1875nm13.48628.65613.48628.65642324232426.解(1)设基态氢原子吸收12.75eV后被激发到nE能级，即75.121nEE75.12116.132n解出n＝4，即激发到4E能级.(2)能级图如解图15-3-17所示，可发出324243213141,,,,,六条谱线.7.解：用相对论计算2143424132314n3n2n1n解图15-3-17由20)(1cmmpvvv(1)2022012)(1cmcmeUvc(2)ph(3)计算得m1071.3)2(12201212cmeUeUhc若不考虑相对论效应则v0mp(4)2v01221meU(5)由(3)，(4)，(5)式计算得1202eUmh3.88×10-12m相对误差%6.48.解取mm50.0y，则由不确定关系得ypy2而Empxe2荧光屏上亮斑直径为nm2.1m102.1m106.1109101.92105.030.01005.122919331334eEmylypllppdxxy此亮斑的大小不会影响当前电视图像的清晰度.亮斑直径也可用波的衍射来求EmylEmylyphlyldee22π244.244.222.12