物理学(王铭)光的粒子性习题解答

第1页光的粒子性习题解答第2页一、选择题1.已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2eV，而钠的红限波长是540nm，那么入射光的波长是[](A)535nm(B)500nm(C)435nm(D)355nm解D光电效应问题。利用爱因斯坦方程求解。034834819906.6310310355nm6.63103101.21.61054010kkkcchEAhEhhccEh第3页一、选择题2.在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的60℅，则因散射使电子获得的能量是其静止能量的[](A)2倍。(B)1.5倍。(C)0.5倍。(D)0.25倍。解D康普顿散射。本题中只要比较两种电子的能量。222000200154114EmcmEmcmvcEEE第4页一、选择题3.光子能量为0.5MeV的X射线，入射到某种物质上而发生康普顿散射。若反冲电子的动能为0.1MeV，则散射光波长的改变量与入射光波长0之比值为[](A)0.20(B)0.25(C)0.30(D)0.35解B康普顿散射前后的能量、动量均守恒。本题中用到能量守恒，反冲电子的动能就是入射光子能量与散射光子能量之差。2200.10.250.50.1ccmcmchhhhhchchh=第5页一、选择题4.用频率为的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为Ek；若改用频率为2的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：[](A)2Ek(B)2h－Ek(C)h－Ek(D)h+Ek解D光电效应的爱因斯坦方程就是能量守恒方程。注意到两次实验中的同一种金属的逸出功A不变。khEA2kkkhEEhAE第6页一、选择题5.以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示。然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示，满足题意的图是[]解B某种金属的光电效应中的遏制电势与入射光的频率有关，而与入射光强无关。饱和光电流与入射光强有关，而且不同入射光强的曲线形状相同的。选（B）。UI(A)OUI(B)OUI(C)O(D)I(D)O第7页二、填充题1.光电效应中，当频率为31015Hz的单色光照射在逸出功为4.0eV的金属表面时，金属中逸出的光电子的最大速率为ms-1。(普朗克常量h=6.631034J·s，电子质量me=9.111031kg)解直接应用光电效应的爱因斯坦方程计算。1.72106261...1.7210m/s2hmvAv第8页二、填充题2.某光电管阴极对于=4910Å的入射光,发射光电子的遏止电压为0.71伏。当入射光的波长为_________Å时,其遏止电压变为1.43伏。(e=1.60×1019C,h=6.63×1034J.s)解3823某种金属的光电效应中的遏制电势与入射光的频率有关。100.714910101.43aeUhAhceAhceA3823A第9页二、填充题3.以波长为=0.207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0=1.211015Hz，则其遏止电压＝V。(普朗克常量h=6.63×1034J.s，基本电荷e=1.60×1019C)解0.99直接用爱因斯坦光电效应方程计算。注意其中遏制电势与初动能的关系，红限频率与逸出功的关系0kaEhAeUhh0...0.99ahcUVe第10页二、填充题4.如图所示，一频率为的入射光子与起始静止的自由电子发生碰撞和散射。如果散射光子的频率为，反冲电子的动量为p，则在与入射光子平行的方向上的动量守恒定律的分量形式为。解康普顿散射中，系统的动量也是守恒的。散射光子e反冲电子coscoshhPcccoscoshhPcc第11页二、填充题5.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。解康普顿效应中的波长该变量：因此，当为和0时，满足题目要求。0202sin2hmc第12页三、计算题1.波长为的单色光照射某种金属M表面发生光电效应，发射的光电子(电量绝对值为e，质量为m)经狭缝S后垂直进入磁感应强度为B的均匀磁场(如图示)，今已测出电子在该磁场中作圆周运动的最大半径为R。求(1)金属材料的逸出功；(2)遏止电势差。解BesM222222111222eRBeBmRmeRBhmAAhceRhmmmBvvvv02222ahcAUKUeeeRBm第13页三、计算题2.如图所示,某金属M的红限波长0=260nm。今用单色紫外线照射该金属,发现有光电子放出,其中速度最大的光电子可以匀速直线地穿过相互垂直的均匀电场(场强E=5×103V·m-1)和均匀磁场(磁感应强度为B=0.005T)区域,求（1）光电子的最大速度v；（2）单色紫外线的波长。解MBE紫外线（1）光电子在电磁场中不受合外力：6...1.0010m/sEeEevBvB（2）用光电效应公式计算：220201122163nm...12cchmvAhmvhhccmvh即第14页三、计算题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20%，试求反冲电子的动能。解220220120%1.20.5MeV1.21.20.1M.60e0.5Vxhchchxhmchhmcmcmchh光子散射后的波长光子散射后的能量=由能量守恒:则反冲电子的动能: