量子物理习题课(01)

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5.了解德布罗意物质波假设及其正确性的实验证实; 5.了解德布罗意物质波假设及其正确性的实验证实; 了解德布罗意物质波假设及其正确性的实验证实 理解描述物质波波动性的物理量 波长、频率) 描述物质波波动性的物理量( 理解描述物质波波动性的物理量(波长、频率)和粒 子性的物理量(动量、能量)间的关系。 子性的物理量(动量、能量)间的关系。 6.了解一维 动量不确定关系 不确定关系。 6.了解一维坐标 — 动量不确定关系。 了解一维坐标 7.了解波函数及其统计解释 了解一维定态薛定谔 7.了解波函数及其统计解释;了解一维定态薛定谔 了解波函数及其统计解释; 方程及其求解一维无限深势阱问题( 一维无限深势阱问题 方程及其求解一维无限深势阱问题(会计算粒子的 概率和概率密度)。 概率和概率密度)。 8.了解描述原子中电子运动状态的四个量子数 8.了解描述原子中电子运动状态的四个量子数;了解 了解描述原子中电子运动状态的四个量子数; 泡利不相容原理和原子的壳层结构 和原子的壳层结构。 泡利不相容原理和原子的壳层结构。
量子物理基础习题课
基本要求
1.了解普朗克量子假说及其在近代物理学发展中 1.了解普朗克量子假说及其在近代物理学发展中 了解普朗克量子假说 的重要意义。 的重要意义。 2.理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因 2.理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因 理解 斯坦光子理论对这两个效应的解释;理解光的波粒 斯坦光子理论对这两个效应的解释;理解光的波粒 二象性,能用爱因斯坦光电效应方程分析、 光电效应方程分析 二象性,能用爱因斯坦光电效应方程分析、计算有 关问题。 关问题。 3.理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 3.理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论 4.了解氢原子的能量量子化、角动量量子化及空间 4.了解氢原子的能量量子化、 了解氢原子的能量量子化 量子化、了解微观粒子的自旋。 微观粒子的自旋 量子化、了解微观粒子的自旋。
El = −0.85eV Ek–E1 = 10.2eV
l
K
1
hν = E –E l k = −0.85 − [(−13.6) + 10.2] = 2.55 (eV )
18
或由, 或由 El = – 0.85ev 得 nl =
4
Ek– E1=10.2ev , 得 nk = 2 El –Ek= – 0.85 – (3.4) =2.55ev
. . (A)(1), (2), (3); (B)(2), (3), (4); ) )
(C) (2), (3); ) . (D)(2), (4). ) .
(D )
4
4. 当光照射到一种金属表面时,金属表面有电子逸出,如 当光照射到一种金属表面时,金属表面有电子逸出,
果光的强度减弱,频率不变,那么下述结论中正确的是: 果光的强度减弱,频率不变,那么下述结论中正确的是: 光强减弱到某一最低数值时,就没有电子逸出; (A) 光强减弱到某一最低数值时,就没有电子逸出; 逸出的电子数目减少; (B) 逸出的电子数目减少; 逸出的电子动能减小; (C) 逸出的电子动能减小; 逸出的电子数目和动能都减小。 (D) 逸出的电子数目和动能都减小。 [答]:当入射光的频率大于红限频率时,若保持频率 答 :当入射光的频率大于红限频率时, 不变,则逸出光电子的数目与光强成正比。 不变,则逸出光电子的数目与光强成正比。
l
K
1
19
16. 在气体放电管中,用能量为 12.1eV的电子轰击 在气体放电管中, 的电子轰击 处于基态的氢原子, 处于基态的氢原子,此时氢原子所能发射的光子的 能量只能是
( A ) 12.1eV;
(B ) 10.2eV
(C) 12.1eV, 10.2eV, 1.9eV ( D) 12.1eV, 10.2eV, 3.4eV
ϕ=0
时,光子频率减小最多; 光子频率减小最多; 时,光子频率保持不变。 光子频率保持不变。
15பைடு நூலகம்
13. 根据玻尔氢原子理论,巴尔末线系中谱线最小 根据玻尔氢原子理论,巴尔末线系中谱线最小 波长与最长波长之比为
( A ) 5 / 9; (C) 7 / 9;
[解]:对巴尔末系,有: 解 :对巴尔末系,
(A)钨;( )钯;( )铯;( )铍。 ) ;(B) ;(C) ;(D)
[解 ]: [解]:
hν − A ≥ 0
−34 14
可见光中光子的最大能量hν 最小能量为 最小能量为1.6ev) 可见光中光子的最大能量 ν:(最小能量为
6.63 × 10 × 7.5 × 10 A ≤ hν = = 3.1(eV ) − 19 1.60 × 10
3
关于光电效应有下列说法: 3. 关于光电效应有下列说法: (1)任何波长的可见光照射到任何金属表面都能产 生光电效应。 生光电效应。 对同一金属如有光电子产生, (2)对同一金属如有光电子产生,则入射光的频率 不同,光电子的最大初动能不同。 不同,光电子的最大初动能不同。 对同一金属,若入射光的波长不同, (3)对同一金属,若入射光的波长不同,单位时间 产生的光电子的数目不同。 产生的光电子的数目不同。 对同一金属, (4)对同一金属,若入射光的频率不变而强度增加 一倍,则饱和光电流也增加一倍。 一倍,则饱和光电流也增加一倍。 其中正确的是: 其中正确的是:
(C)对 )
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8. 用频率为 ν 1和 ν 2的两种单色光,先后照射同一种 的两种单色光, 金属均能产生光电效应, 金属均能产生光电效应,已知金属的红限频率为 ν 0 , 测得两次照射时的遏止电压 色光的频率有如下关系: 单 色光的频率有如下关系: , U a 2 = 2U a1 则这两种
( A ).ν 2 = ν 1 − ν 0 (C).ν 2 = 2ν 1 − ν 0
( B ) 4 / 9; ( D ) 2 / 9.
1 1 1 = R( − 2 ) 4 n λ nk
λ min λ ∞ → 2 = λ max λ 3→ 2
1 1 − 4 9=5 = 1/ 4 9
(A)
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14. 欲使氢原子能发射巴尔末系中波长为 欲使氢原子能发射巴尔末系中波长为656.28nm的 的 谱线至少要给基态氢原子提供多少能量? 谱线至少要给基态氢原子提供多少能量? [解]: 解:
散射光的波长均比入射光的波长短, (A ) 散射光的波长均比入射光的波长短,且随散射角增 大而减小,但与散射体的性质无关。 大而减小,但与散射体的性质无关。 散射光波长均与入射光的波长相同,与散射角、 (B ) 散射光波长均与入射光的波长相同,与散射角、散 射体性质无关。 射体性质无关。 (C ) 散射光中既有与入射光波长相同的,也有比入射光 散射光中既有与入射光波长相同的, 波长长的和比入射光波长短的,这与散射体性质有关。 波长长的和比入射光波长短的,这与散射体性质有关。 散射光中有些波长比入射光的波长长, (D ) 散射光中有些波长比入射光的波长长,且随散射角 增大而增大,有些散射光波长与入射光波长相同, 增大而增大,有些散射光波长与入射光波长相同,这都 与散射体的性质无关。 与散射体的性质无关。
n= 2→1
13.6 hν 3 = − 2 − ( −13.6) = 10.2(eV ) 2
(C) 12.1eV, 10.2eV, 1.9ev
(C) 对 .
21
17. 按照玻尔理论,移去处于基态的 He+中的电子 按照玻尔理论, 所需能量为 ev.
h (B ) ; λ0 2m ehc ( D) ; λ0
6
[解]: 解:
E K = hν − hν 0
2
p hc hc EK = = − 2m e λ λ 0
P = 2m e ( hc
λ

hc
λ0
)=
2m ehc (λ0 − λ )
λλ0
(E) 对
7
6.
已知某金属的逸出功为 A ,则该金属的红限频率 ν0 = ,若用频率为 ν 1 的光照射该金属能 产生光电效应, 产生光电效应,则遏止电势差 。 Ua =
(D) 对。 13
[解]:(1)光子与自由电子碰撞时: 解: )光子与自由电子碰撞时:
ϕ ∆λ = λ − λ 0 = 2λ c sin 2
2
λ > λ0
ϕ ↑ ∆λ ↑
(2)光子与材料中的原子碰撞时, )光子与材料中的原子碰撞时,
∵ mϕ << M 原子
故波长不变。 故波长不变。 (D) 对。 14
2
2.一个光子的能量等于一个电子的静能量,则该光子的 一个光子的能量等于一个电子的静能量, 一个光子的能量等于一个电子的静能量 频率为 ;动量为 。
[解]:( ) hν 解 :( :(1)
= m 0c
= m 0c
2
2
m 0c ν= h
2
(2) hν )
∴ P = m 0c
hc 2 = Pc = m 0c λ
[解]:( ) 解 :( :(1) (2) )
A hν 0 = A ν 0 = h
E K max = eUa = hν 1 − hν 0
hν 1 − hν 0 Ua = e
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7. 以下一些材料的逸出功为铍:3.9 eV、钯:5.0 eV、 以下一些材料的逸出功为铍 、 、
今要制造能在可见光( 铯:1.9eV、钨:4.5 eV ,今要制造能在可见光(频率 、 范围为 3.9 × 1014 ~ 7.5 × 1014 Hz )下工作的光电 在这些材料中应选: 管,在这些材料中应选:
[解]: 解:
En − E1 = 12.1ev
13.6 即 − − ( −13.6) = 12.1ev ∴ n = 3 2 n
20
13.6 13.6 n = 3 → 2 hν 1 = − 2 − ( − 2 ) = 1.9(eV ) 3 2
13.6 n = 3 → 1 hν 2 = − 2 − ( −13.6) = 12.1(eV ) 3
(B)对。 对
5
5. 某金属产生光电效应的红限波长为 λ 0 ,今以波长为
的单色光照射该金属, λ(λ < λ 0)的单色光照射该金属,金属释放出的电子 的单色光照射该金属 (质量为 me )的动量大小为 的动量大小为
h ( A) ; λ 2m ehc (λ 0 + λ ) (C ) ; λ 0λ 2m ehc (λ 0 − λ ) ( E) . λ 0λ
12. 康普顿散射中,当出射光子与原入射方向的夹角 康普顿散射中, 光子的频率减小最多; ϕ= 时,光子的频率减小最多;当 时,光子的频率保持不变。 ϕ= 光子的频率保持不变。 [解]:由康普顿散射公式: 解 :由康普顿散射公式:
ϕ ∆λ = λ − λ 0 = 2λ c sin 2
2
当 当
ϕ=π
I
(B) )
I
o
(C) )
U
(D) )
o
I
U
I
o
U
o
U
11
[解]:(1) 解: )
E K max = hν − A
eU a = hν − A
⇒ U a = const
ν = const
(2) )
光强 ↑⇒ N 光子 ↑⇒ N 光电子 ↑⇒ I ↑
(B)对 )
12
10. 康普顿效应的主要特点是 康普顿效应的主要特点是:
(B ).ν 2 = ν 1 + ν 0 ( D).ν 2 = ν 1 − 2ν 0
[解]: hν 2 − hν 0 = 2(hν 1 − hν 0 ) 解: 得:
ν 2 = 2ν 1 − ν 0
(C) )
10
9. 以一定频率的单色光照射在某种金属上,测出其光电 以一定频率的单色光照射在某种金属上, 流曲线在图中用实线表示,然后保持光的频率不变, 流曲线在图中用实线表示,然后保持光的频率不变,增 保持光的频率不变 大照射光的强度, 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: 满足题意的图是: (A) )
hc = En − E 2 λ
hc 13 .6 13 .6 − 19 ) × 1.60 × 10 = (− 2 + −9 656 .28 × 10 n 4
∴ n=3
需对基态提供能量: 需对基态提供能量:
E 3 − E1 = −1.51 − ( −13.6) = 12.09(ev)
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15. 氢原子由定态 l 跃迁到定态 K 可发射一个光子 ,已知定态 l 的电离能为 0.85eV ,已知从基态使氢 原子激发到定态 K所需能量为 10.2eV ,则在上面跃迁 所需能量为 氢原子所发射的光子的能量是多少? 中,氢原子所发射的光子的能量是多少? [解]:如图 解:
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