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第五篇 量子现象和量子的规律 第十六章 场的量子性 16-1 选择题 （1）当照射光的波长从4000变到3000时，对同一金属，在光电效应实验中测得的遏止电压将： （A）减小0.56V （B）增大0.165V （C）减小0.34V （D）增大1.035V [D] (普朗克常量基本电荷) 解：由光电效应方程 对同一金属红限频率相同，当入射光波长变化时，其遏止电压变化为 （2）康普顿效应的主要特点是 （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。 （B）散射光的波长均与入射光的波长相同，与散射角、散射体性质无关。 （C）散射光中既有与入射光波长相同的，也有比入射光波长长的和比入射光波长短的，这与散射体性质有关。 （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。这都与散射体的性质无关。 [D] 解：由康普顿效应的实验规律可知（D）的描述是正确的。 （3）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 [B] 解：由爱因斯坦光电效应方程 保持光的频率不变，则截止电压不变，又增大光强，，则单位时间通过垂直于光传播方向单位面积的光子数N增大，打出的光电子数增多，饱和光电流增大。 （4），在I不变的条件下增大，则单位时间通过垂直于光传播方向单位面积的光子数N减小，从而饱和光电流减小。同时，由光电效应方程，增大时增大。 （5）要使处于基态的氢原子受激后可辐射出可见光谱线，最少应供给氢原子的能量为 （A）12.09eV （B）10.20eV （C）1.89eV 1.51eV [A] 解：氢原子光谱中的可见光谱巴尔麦系是从高能级跃跹到能级时发出的。所以至少要将氢原子激发到能级，所提供的最少能量为 （6）在激光器中利用光学谐振腔 （A）可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性。 （B）可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性。 （C）可同时提高激光束的方向性和单色性。 （D）既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性。 [C] 解：光学谐振腔是置于激活介质两端的全反射镜和部分反射镜。它可以使偏离轴线的光经反射逸出腔外，而沿腔轴线的光在腔内来回反射放大，在一定条件下形成稳定激光束从部分反射镜输出，所以能提高激光束的方向性。同时，只有在谐振腔内形成驻波的光才能形成振荡放大，所以也可以提高激光的单色性。 16-2 填空题 （1）频率为100MHz的一个光子的能量是，动量的大小是（普朗克常量） 解：由爱因斯坦光子理论，得 （2）当波长为3000 的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从0到。在作上述光电效应实验时遏止电压为；此金属的红限频率。 （普朗克常量；基本电荷） 解：由遏止电压与光电子最大初动能的关系 得 由光电效应方程 （3）氢原子基态的电离能是。电离能为的激发态氢原子，其电子处在的轨道上运动。 解：基态电离能 又由 可得 （4）光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指 相位、频率、偏振态，传播方向 。 解：由爱因斯坦受激辐射理论和实验规律得出上述结果。 16-3 当炉温度保持在2500 K时，计算观察窗发出的辐射的。这个波长是否在可见光范围内？如果利用以维恩位移定律为依据的可见光范围光测高温计来测量炉温，其测量范围是多少？ 解：由维恩位移定律 得 它不在可见光范围）内。 对于可见光，测温范围是 16-4 铝的逸出功是4.2eV，今用波长为2000的光照射铝表面，求： （1）光电子的最大初动能； （2）截止电压； （3）铝的红限波长。 解：（1）由爱因斯坦电效应方程 得光电子的最大初动能 （2）截止电压 （3）铝的红限波长 16-5 波长为4000 的单色光照射在逸出功为2.0 eV的金属材料上，光射到金属单位面积上的功率为，求： （1）单位时间内、单位面积金属上发射的光电子数； （2）光电子的最大初动能。 解：（1）假设光电效