吉林大学大学物理作业第18章波粒二象性习题答案

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3.用于康普顿散射实验中的X射线波长0 0.2 1010 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。
解：（1）根据康普顿散射公式
（2） 碰 撞电子0 所获m 得h 0c的(1动c 能 o)s0.02A 4
速粒子的物质波公式是＿＿＿ ＿h＿m 0 ，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＿＿＿＿h＿2 _m _。 eU
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，其德布罗电波长是 0.04nm，则U约为 940V 。
三、 计算题
1. 假设太阳和地球可看作黑体，各有其固定的表 面温度，地球的热辐射能源全部来自太阳，现取 地球表面温度TE=300K, 地球半径RE=6400km，太 阳半径Rs=6.95×105km,太阳与地球的距离 d=1.496×108km，求太阳表面温度TS。
7.康普顿效应的发现和理论解释进一步揭 示了光的 粒子 性，并且也证实了在微 观粒子相互作用过程中， 能量 守恒定 律和 动量 守恒定律依然成立。
8.在氢原子光谱中，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 是＿1＿21＿.52＿nm。 ν=(E2-E1)/h λ=hc/(E2-E1)
解：太阳辐射能量分布在半径为d的球面上，其中
被地球吸收的能量为地球横截面积上的辐射能，
即 E吸4RS2TS44RdE22
E辐4RE 2TE4
E吸 E辐
TS 6.22103K
2. 利用单色光和金属钠作光电效应实验，测得当
300 n m 时，光电子的最大初动能1.85eV，当 400 n m 时，光电子的最大初动能0.82eV，由此估
9.按玻尔理论，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 10.2eV≤E<12.09eV 。
E1=-13.6eV E2=-3.2eV E3=-1.51eV
E2-E1≤ E<E3-E1
10.实物粒子与光一样具有波＿粒＿二＿象＿性＿＿，
计算物质波波长的公式是＿＿＿＿ h 。m 低
但 1 2 ，则饱和光电流I1m与I2m间的大小
关系为I1m < I2m （填<、=、>）
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＿h＿/ ；动能＿hc＿/ ；
6.在康普顿效应中，光子与束缚较弱电子 碰撞时，光子能量减＿小＿，波长＿增＿大；光 子与束缚较紧电子碰撞时，能量＿不＿变， 波长＿不＿变；
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. B.B.红外光 C. C.C.紫外光
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
3.随着黑体辐射温度的升高，对应于最 大单色发射强度的波长将()。 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
算普朗克常量h的数值。
解：根据波 波爱长 长因3400斯00nn坦mm::光hh电cc1效2 ==应2121方m m程2122++hW Wvmm =21mm2 +Wm
h1 2m12v -1 2m22v(1.8-5 0.8)2 1.6 01-1 096.61-3 04 Js
c(11-12)
h0 m 0 c 2 h m 2 c E k h c h 1 c .0 1 7 10 J 5 0
（3）电子所获得的动量
E 2 E 0 2 P 2 C 2 ( E k E 0 ) 2 P 4 . 4 1 2 K 0 3 m s 1 g
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。
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
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。
5.在康普顿效应中，波长的改变量－0 仅决定于()。
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
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＿4＿方成正比。
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 得出辐射能量散的结果，在物理学 史上称为“ 紫外灾难 ”。
4.在做光电效应实验时，先用波长1的激 光束1，全部入射到某金属表面上，产生的 光电流 I1 0 ，再换用波长 2 的激光束2， 全部入射到该金属表面上，产生的光电 流 I 2 0。设激光束1、2的功率相同，
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()
A.10-7m C.10-13m
B.10-10m D.10-15m
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 10.关于微观粒子的测不准关系，下列说 法中正确的是
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
1.根据基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）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 相同 的，是一个取决于 波长 和 温度 的 函数。