练习15光的量子性.docVIP

练习15量子物理基础 15.1 普朗克量子论是在什么情况下提出来的? 试简述其主要思想, 并填空或解释: (1) 普朗克常量h= J·s = eV·s。 (2) 解释:能量子、量子化、量子态、量子数。 (3) 如何测量太阳表面温度? (4) 试述辐射高温计的原理和应用。 [分析与解答] （略） 15.2 试述光子论的内容, 并回答: (1) 波长为λ的光, 其一个光子的动量p = ; 能量E = ; 两者的关系为E = 。 (2) 光子的静质量m0= 。 (3) 说明光的波粒二象性。 (4) 已知红光的波长为λ= 700nm, 其光子的能量为E = ; 动量为p = ; 质量为m= 。 (5) 若一个光子的能量等于一个电子的静止能量, 则该光子的: 频率表达式为ν= ;数值为 ; 波长表达式为λ= ;数值为 ; 动量表达式为p = ; 数值为 。 (6) 能量为12MeV 的光子的动量p = 。 [分析与解答]（1）， （2）光子静质量（3）（略）， （4）红光，时 能量 动量 动质量 （5） 频率 波长 动量 （6） 光电效应 15.3 试述光电效应的实验规律并讨论: (1) 用经典理论解释光电效应规律时, 遇到哪些困难其根本原因何在(2) 试用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应的实验规律。 (3) 光电效应方程中的A和各表示什么？ (4) 已知钨的功函数对应的红限波长为230nm，现用波长为180nm的紫光照射时，从表面逸出的光电子的最大动能为__eV。 [分析与解答]（1）（2）（3）略。 （4）由 由光电效应方程 得 15.4 图示是密立根1916年发表的光电效应实验曲线。试利用图中的实验结果算出普朗克常量h的测量值。 [分析与解答] 请参阅教材P265例15.2.2。15.5 波长为450nm 的单色光射到纯钠的表面上求(1) 这种光的光子的能量和动量(2) 光电子逸出钠表面时的动能(3) 若光子的能量为2.40eV其波长为多少？ [分析与解答] （1）光子的能量为 光子的动量为 （2）钠的功函数为 A=2.29eV，由爱因斯坦方程，得光电子的初动能为 （3）光子能量为2.40eV 时，其波长为 15.6 当波长为400 nm的光入射在一钡发射极上时, 求欲使所有的光电子轨道弯曲限制在半径为0.20 m的圆内, 所需的横向磁感强度B为多少? 设钡的功函数为2.5eV。 [分析与解答]由光电效应方程，有 ① 由光电子在横向磁场作用下做圆周运动，有 ② 联立式① ②，求解得 康普顿效应 15.7 何谓康普顿效应? 并讨论: (1) 康普顿波长 = ; (2) 散射光波长的改变量= ; (3) 说明康普顿效应在量子论发展中的重要作用; (4) 在康普顿散射中入射光子的波长为散射光子的波长则散射角φ= (5) 已知X射线的能量为0.60 MeV在康普顿散射之后波长变化了20%则反冲电子的能量 = ； 6) 一个质子的康普顿波长为 [分析与解答]（1）（电子：）（2）（数量级越小，越小） （3）要点：证实了光子学说；证明能量守恒、动量守恒定律，在微观世界也适用（4）由，故=54°。 （5）由题设X射线的能量 则 散射波长， 反冲电子获得的能量为 （6）质子的 15.8 判断以下说法的正误如果是错误的请予纠正。 (1) 在康普顿散射中散射光中有大于入射光的频率部分(2) 轻原子的康普顿散射较强而重原子的较弱(3) 散射波长随入射角增大而减小(4) 散射波长随入射波长的增大而减小(5) 康普顿效应与光电效应都是光子与电子的相互作用而致两者没有什么差异。 [分析与解答] 康普顿效应是指：具有能量，动量的入射（X射线）光子，与散射物质中的自由电子发生弹性碰撞，反冲电子获得能量，散射光子能量减小（），即频率减小，波长增大，（）。称为康普顿效应，并满足动量守恒和能量守恒定律。其波长减小量。轻原子中电子受束缚较弱，效应显著，重原子中电子受束缚较强，效应不明显。光电效应是金属内自由电子吸收一个光子能量从金属表面逸出，形成光电子，遵守能量守恒定律。 由此可见，只有（2）是正确的，（1）（3）（4）（5）都是错误的。