2014波粒二象性作业答案

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A.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A.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，对应于最大单色辐射强度的波长将()。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()。0－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kg101.67-27中子mmDmCmBmA151310710101010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次方成正比。1.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有物体都是的，是一个取决于和的函数。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“”。相同波长温度四紫外灾难4在做光电效应实验时，先用波长为λ1的激光束1，全部入射到某金属表面上，产生光电流I1≠0，再换用波长λ2的激光束2，全部入射到该金属表面上，产生光电流I2≠0.设激光束1、2的功率相同，但λ1λ2,则饱和光电流I1m与I2m间的大小关系为I1mI2m。enImhcPhPnnhPhcPeIm21mmII2121;PP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=/h/hc6.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。7.康普顿效应的发现和理论解释进一步揭示了光的性，并且也证实了在微观粒子相互作用过程中，守恒定律和守恒定律依然成立。不变不变减小增大量子能量动量8.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9.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，则电子的能量范围是1312EEEEE电子)]6.13()96.13[()]6.13()46.13[(电子EeVEeV09.122.10电子1216Å10.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。波动性ph0mh0AU25.12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，其德布罗意波长是0.04nm，则U约为。938V三、计算题1、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，地球表面温度TE=300K,半径RE=6400km,太阳半径RS=6.95×105km,日地距离d=1.496×108km，求太阳表面温度TS面积功率解：/)()(040TETTE244:1EERTEs内辐射至地球的能量太阳辐射能量分布在半径为d的球面上，被地球吸收的能量E仅为地球横截面积上的能量，42221641EESTddREEs内太阳辐射总能量：422442244164ESSESSSTdRTTdRTE能量守恒，太阳表面KTS31022.6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：根据光电效应方程mmWmhv221mn300mn400对两种波长分别有mWmch21121mWmch22221sJcmvmvh349819212221106.610)40013001(1031060.1)82.085.1()11(2121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。1000.210解：(1)OoAcmh0243.090cos100(2)JhccmmcEmChCmhk15-0020222001008.1)11(能量守恒：(3)0P)1（电子P)(光子PPPPPsincos101动量守恒：23202022011044.4)()(hhPPp)cos1(c解：当反冲电子的能量最大时0oA0.04862180c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为多少？并分析其结果。)11(002022200hccmmcEmChCmhk能量守恒：eVEXkm3102.2射线：eVEkm5104.2可见光)11(00hcEk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。5.氢原子光谱的巴尔末线系中，有一光谱的波长为434nm，试求：(1)与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？(2)该谱线是氢原子由能级En跃迁到Ek产生的n,k各是多少？(3)大量氢原子从n=5能级向下能级跃迁，最多可发射几个线系，共几条谱线？请在氢原子能级图中表示出来，并标明波长最短是哪一条线？解：/)1(hchvE197834106.11034.41031063.6eV86.2n=5n=4n=3n=2n=1巴尔末系赖曼系波长最短E最大条谱线四个线系10)3(5n54.086.24.36.13)2(22hEnEn6.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。解：设氢原子初始为静止状态，，有反冲频率为无反冲时，光子频率为MPEPE22011能量辐射前后原子的动量、(1)21221MhEE能量守恒：22222M2M)(21-0）（动量守恒：hMMhMhM2222222M2M21chhM）（222212M21chMhhEE142106.62M2M)()11(chchccc结论：反冲导致波长变化可以忽略不计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2xpx不确定关系解：ahapaxx34323-----正立方体2222minminmin96234amhmpEahp8.一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。2020222cmhcmhhc2220220-1ccmmccmh解：由能量守恒0mch动量守恒42022cmhch结论：该过程不可实现，因其导致动量守恒与能量守恒发生矛盾