《普通物理學(xué)》習(xí)題17

習(xí)題1717.1選擇題(1)用一定頻率的單色光照射在某種金屬上，測出其光電流I與電勢差U的關(guān)系曲線如題17.1圖中實(shí)線所示．然后在光強(qiáng)度I不變的條件下增大照射光的頻率，測出其光電流的曲線用虛線表示．符合題意的圖是：［］OOUIOUIOUOU（A）（B）（C）（D）II題17.1圖[答案：D。光強(qiáng)度If不變,光的頻率v增大,光子數(shù)（光子密度）Nf減少，則逸出光電子數(shù)Ne減少，飽和光電流Ie減少；光的頻率v增大，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知初動能增大，則遏止電壓增加。](2)康普頓散射的主要特點(diǎn)是:［］(A)散射光的波長均與入射光的波長相同，與散射角、散射體性質(zhì)無關(guān)．(B)散射光中既有與入射光波長相同的，也有比入射光波長長的和比入射光波長短的.這與散射體性質(zhì)有關(guān)．(C)散射光的波長均比入射光的波長短，且隨散射角增大而減小，但與散射體的性質(zhì)無關(guān)．(D)散射光中有些波長比入射光的波長長，且隨散射角增大而增大，有些散射光波長與入射光波長相同．這都與散射體的性質(zhì)無關(guān)．[答案：D。](3)假定氫原子原是靜止的，質(zhì)量為1.67×10-27kg，則氫原子從n=3的激發(fā)狀態(tài)直接通過輻射躍遷到基態(tài)時的反沖速度大約是(A)4m/s．(B)10m/s．(C)100m/s．(D)400m/s．[答案：A。動量守恒-m+h/4m/s](4)關(guān)于不確定關(guān)系，有以下幾種理解：(a)粒子的動量不可能確定．(b)粒子的坐標(biāo)不可能確定．(c)粒子的動量和坐標(biāo)不可能同時準(zhǔn)確地確定．(d)不確定關(guān)系不僅適用于電子和光子，也適用于其它粒子．其中正確的是：［］(A)(a)，(b).(B)(c)，(d).(C)(a)，(d).(D)(b)，(d).[答案：B。](5)直接證實(shí)了電子自旋存在的最早的實(shí)驗(yàn)之一是［］(A)康普頓散射實(shí)驗(yàn)．(B)盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)．(C)戴維孫－革末實(shí)驗(yàn)．(D)斯特恩－革拉赫實(shí)驗(yàn)．[答案：D。]17.2填空題(1)氫原子從能量為－0.85eV的狀態(tài)躍遷到能量為－3.4eV的狀態(tài)時，所發(fā)射的光子能量是_________eV，這是電子從n=_______的能級到n=2的能級的躍遷．[答案：2.55;4.E=hv=E2-E1=-0.85-(-3.4)=2.55eV;=-0.85,則n=4。](2)光子波長為，則其能量_________；動量的大小p=_________；質(zhì)量m=_______．[答案：;;。德布羅意關(guān)系式，=hv=;p=;mc=p=](3)設(shè)描述微觀粒子運(yùn)動的波函數(shù)為，則表示_________________________；須滿足的條件是__________________________；其歸一化條件是________________．[答案：粒子在t時刻在(x，y，z)處出現(xiàn)的概率密度;單值、有限、連續(xù);.](4)根據(jù)量子力學(xué)理論，氫原子中電子的動量矩為，當(dāng)主量子數(shù)n=3時，電子動量矩的可能取值為______________________________．[答案：0，，.當(dāng)n=3時,l=0,1,2.](5)鋰(Z=3)原子中含有3個電子，電子的量子態(tài)可用(n，l，ml，ms)四個量子數(shù)來描述，若已知基態(tài)鋰原子中一個電子的量子態(tài)為(1，0，0，)，則其余兩個電子的量子態(tài)分別為(_____________________)和(________________________)．[答案：1，0，0，;2，0，0，或2，0，0，。根據(jù)泡利原理和能量最低原理。]17.3將星球看做絕對黑體，利用維恩位移定律測量λm便可求得T．這是測量星球表面溫度的方法之一．設(shè)測得：太陽的λm=0.55μm，北極星的λm=0.35μm，天狼星的λm=0.29μm，試求這些星球的表面溫度．解：將這些星球看成絕對黑體，則按維恩位移定律：對太陽：對北極星：對天狼星：17.5從鋁中移出一個電子需要4.2eV的能量，今有波長為200nm的光投射到鋁表面．試問：(1)由此發(fā)射出來的光電子的最大動能是多少?(2)遏止電勢差為多大?(3)鋁的截止(紅限)波長有多大?解：(1)已知逸出功，據(jù)光電效應(yīng)公式則光電子最大動能：(2)由實(shí)驗(yàn)可知得遏止電勢差(3)紅限頻率,截止波長17.7設(shè)太陽照射到地球上光的強(qiáng)度為8J/(s·m2)，如果平均波長為500nm，則每秒鐘落到地面上1m2的光子數(shù)量是多少?若人眼瞳孔直徑為3mm解：一個光子能量1秒鐘落到1m每秒進(jìn)入人眼的光子數(shù)為17.9光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含了電子和光子的相互作用，試問這兩個過程有什么不同?答：光電效應(yīng)是指金屬中的電子吸收了光子的全部能量而逸出金屬表面，是電子處于原子中束縛態(tài)時所發(fā)生的現(xiàn)象,遵守能量守恒定律．而康普頓效應(yīng)則是光子與自由電子(或準(zhǔn)自由電子)的彈性碰撞，同時遵守能量與動量守恒定律．16.11波長λ0=0.0708nm的X射線在石臘上受到康普頓散射，求在π/2和π方向上所散射的X射線波長各是多大?解：在=/2方向上：=0.00243nm散射波長=0.0708+0.00243=0.0731nm在=方向上=0.00486nm散射波長=0.0708+0.