量子物理-习题教学课件2

旦61696176-256-331416-26-106-186-266-346-426-36-116-196-276-356-43物6-46-126-206-286-366-44理6-56-136-216-296-376-45基6014622630038640础6-76-156-236-316-396-476-86-166-246-326-406-486-1光电效应的哪些规律难以用光的波动理论解释?光的量子假说怎样解释这些规律?答:波动理论难以解释以下规律:(1)入射光强∝光电子数(饱和电流u);(2)光电子最大初动能∝入射光频率v;(3)存在红限频率v;(4)无需时间积累。按照波动理论:(1)入射光强可能只增加光电子的动能而不一定与光电子数目有关;(2)光电子最大初动能∝入射光强;(3)不存在红限频率;(4)需要时间积累。光量子理论:(1)in∝光电子数目∝光强;(2)hv=mv2/2+A,Ek∝v;(3)存在红限v=A/h;(4)光子一次性被电子吸收而无需时间6-2光电效应中电子与光子相互作用过程中动量守恒吗?为什么?答:不守恒。光子与电子不处在孤立系统中还要受外力作用。光子、电子及参与受力作用的原子核三者之间总体动量守恒63分别用频率和波长表示光子的能量、质量、动量、动能?答:其值分别为:hcEhv=hyh=nc→nhashE=E=hv6-4频率v的单色光照射金属表面,产生光电子的能量mU2=hv-A称为光电子动能的最大值,为什么?答:从金属内部打出的光电子,在从内部移到表面的过程中,因电子间的碰撞而损失能量,从表面脱出后,其动能将小于从表面直接脱出的光电子的动能:hv-A一最大6-5波长=2000A的单色光照射金属表面,光电子最大动能是2.0ev,试求:()金属的脱出功A=?(2)该金属光电效应的“红限”频堵=?(3)若困=4/2的单色光照射,光电子的动能E=?脱出功A=?红限频率v=?hc1解:(1)A=hv-=mvny26.63×03×3×102.0=4.2ev2×10.1.6×1019A4.2×1.6×106.63×1034=101×105Hz(3)A=42evv=1.01×105HzhcEA=124-4.2=8.2ev6-6如图所示,K是一细金属丝电极,A是以K为轴的半径R的圆筒形电极,其内部有沿轴向的均匀磁场B。在A、K之间接有一个灵敏计G,当波长元=2000A的单色光照射到K上时,G可以测到光电流的大小,如果逐渐加大磁感应强度B,当B=B时恰好光电流为零,试求金属丝K的脱出功。解:光电流为0时,光电子被限制于磁场内∴有:f=eDB0=mR/2→UeBR2nA→AhceBR28995×10-14×108R2B267某金属产生光电效应的红限波长为,今以波长为元(<n)的单色光照射该金属,求金属释放出的电子(质量为m)的动量大小。AF:Ek=moUmhv-A=hv-hvo=hc(anop=moUm2moEk=/2mohc6-8用颁率为v的单色光照射某种金属时,逸出光电子的最大动能为E1,若改用频率为2v的单色光照射此种金属时,则逸出光电子的最大动能是多少?解:∵hy=E1+AA=hv-El而2hv=E,+A2=2hv-A=hv+El6-9一共轴系统的横截面如图所示,外面为石英圆筒,内壁敷上半透明的铝薄膜,内径r2=1cm,长为20cm,中间为一圆柱形钠棒,半径1=0.6cm,长亦为20cm,整个系统置于真空中,今用元=3000A的单色光波长照射系统,忽略边缘效应,求平衡时钠棒所带的电量。已知钠的红限波长为n=5400A,铝的红限波长为A=2960A解