近代物理(习题和解答).ppt

1、6-1，6-7，6-6，6-5，6-4，6-3，6-2，6-9，6-15，6-14，6-13，6-12，6-11，6-10，6-17，6-23，6-22，6-21，6-20，6-19，6-18，6-8，6-16，6-24，6-25，6-31，6-30，答：波动理论很难解释下列规律：(1)入射光中的强电子数(饱和电流)；(2)光电子最大初始动能的入射光频率；(3)有红色限制频率0；(4)没有必要积累时间。根据波动理论：(1)入射光强度可能只增加光电子的动能，而不一定与光电子的数量有关；(2)光电子最大初始动能的入射光强；(3)没有红色限制频率；(4)积累需要时间。光量子理论：(1) im光电子数

2、强度；(2)h=mv2/2 A，Ek；(3)有红色界限0=A/H；(4)光子一次被电子吸收，没有时间。6-2在光电效应中，电子和光子相互作用时动量守恒吗？为什么？答：它是不守恒的。光子和电子不在孤立的系统中，但也会受到外力的作用。参与力的光子、电子和原子核之间的总动量守恒。回答：数值为：6-3。光子的能量、质量、动量和动能分别用频率和波长表示。6-4频单色光照射金属表面，光电子的能量称为光电子动能的最大值。为什么？金属表面被6-5波长的单色光照射，光电子的最大动能为2.0电子伏，所以尝试得到：金属的剥离功？这种金属光电效应的“红色极限”频率是=？如果用单色光照射，光电子的动能=？弹射工作？红色

3、极限频率=？如图所示，K为细金属丝电极，A为以K为轴的半径为R的圆柱形电极，其中有一个沿轴向的均匀磁场B。在A和k之间连接了一个灵敏的测量仪G。当单色波长的光照射在表面上时，G可以测量光电流的大小。如果磁感应强度B逐渐增大，当B=B0时，光电流将为零，从而尝试计算金属线K的剥离功.溶液：当光电流为0时，光电子被限制在磁场中，有：溶液：6-7金属光电效应的红色极限波长为。现在，用波长为()的单色光照射金属，计算金属释放的电子动量(质量为)。6-8当用单色光以奖励率照射金属时，逃逸光电子的最大动能为。如果用频率为2的单色光照射金属，逃逸光电子的最大动能是多少？6-9同轴系统的横截面如图所示，外部为

4、应时圆柱体，内壁涂有半透明铝膜，内径为1，长度为20，中间为圆柱形钠棒，半径为0.6，长度也为20，整个系统置于真空中，今天使用的单色光波长照射系统，忽略边缘效应，计算平衡时钠棒所带电量。众所周知，钠的红色极限波长是，铝的红色极限波长是。解决方案：钠棒和铝膜形成一个电容器，电压为平衡时的截止电压。在6-10康普顿效应实验中，在偏离入射光的方向上观察到的散射光具有以下规律：(a)只有与入射光频率相同的散射光；(b)只有波长大于入射光的散射光；既有波长较大的散射光，也有与入射光波长相同的散射光；散射光波长的变化值随散射角和散射物质而变化。与康普顿效应相比，光电效应(a)是光子与自由电子相互作用的过

5、程；光电效应产生的光电子动能与材料有关，而康普顿散射产生的反冲电子动能与材料无关；光子和电子在相互作用过程中的总能量守恒；据说光是量子的。解：康普顿散射公式为：设反冲电子与入射光的夹角为，如图所示，波长为6-12的x光入射到石墨上，与入射方向成一定角度的散射光波长为？反冲电子的动量？反冲电子的运动方向和入射光之间的夹角=？入射光光子的能量为0.60兆电子伏，散射后波长变化20。找到反冲电子的动能(3)频率跃迁假说：电子从高能级跃迁到低能级，多余的能量以光子的形式释放出来。6-14玻尔氢原子理论的基本假设是：_ _ _ _ _ _ _。(2)轨道角动量量子化假设：电子轨道运动的角动量是：的整数倍

6、，回答(1)稳态假设：氢原子的电子只能是一定大小的一系列。电子在每个轨道上运动的能量是量子化的，其解是：(1)巴尔末系统的谱线公式是：(6-15)根据氢原子的光谱计算：(1)巴尔末系统中最短和最长的波长(2)电离基态和第一激发态氢原子所需的能量，其解是：(6-16)试图推导电子在原子核电场中运动的能量表达式。激发光电子动能=？光电子离开原子核的运动速度是v=？当大量基态氢原子被波长为的单色光照射时，透射光的强度会比入射光弱吗？可以观察到几种波长的散射光。解答：入射光子的能量。假设基态氢原子吸收光，然后跃迁到N阶，那么，如果有吸收，透射光强度将比入射光弱。可以观察到三种波长的散射光：(紫外)，(

7、紫外)，(可见光)，6-19。电子在平均自由程中被电场加速所获得的能量为10.2电子伏。电子与处于基态的氢原子在电子管中碰撞后，所有的动能都给了氢原子，并计算出氢原子的波长值。如果原子运动的动能因加热而增加，假设当两个原子碰撞时，一个原子把所有的动能都给了另一个原子，这样它就从基态被激发到第一激发态。尝试计算加热氢气时应该达到的温度(根据气体原子的平均动能计算)。氢原子气体，6-20。氢原子光谱的巴尔末系统中波长最大的谱线用表示，然后波长用表示，并计算比值。Balmer系统的谱线公式如下：6-21氢原子从稳态L跃迁到稳态K时可以发射光子。已知稳态L的电离能为0.85ev，氢原子从基态到稳态K的

8、激发能量为10.2ev，那么在上述跃迁中氢原子发射的光子能量是多少？根据玻尔的氢原子理论，基态氢原子中电子绕原子核运动的速度是_ _ _ _ _ _。一个：D，6-23德布罗意波是(a)大量粒子运动的统计规律的描述，(b)实验粒子电磁性质的反映，(c)大量粒子相互作用使它们根据涨落规律变化的描述方法，(d)粒子出现概率的涨落描述，6-24粒子具有静止质量和运动速度，当不考虑相对论效应时，其德布罗意波波长=？频率=？德布罗意波的速度(相速度)=？解：(1)、(2)波的相速度，不是物理粒子的速度，可以大于光速。回到问题25，(3)，解决方案：(1)、(3)，检查上述问题，如果在问题6-25中考虑相

9、对论效应，结果是什么？6-26个光子和静态质量为千克的粒子具有德布罗意波m的波长，它们的动量为？动能=？总能量E=？它们各自的速度，解：对于光子：6-27个电子和质量为1.0g的子弹，速度都是相等的。他们各自德布罗意波的波长是多少？(米)，(赫兹)，6-28光子和电子是什么，(a)h/(2erb)(b)h/(2r b)(c)1/(2erb)(d)1/(erb)，回答：D，631不确定关系指(a)任何物理量都是不确定的；微观物理量大多不准确；两个物理量问题不能同时测量；只有动量和位置、时间和能量的成对量不能同时测量。6-32个电子和子弹(质量10g)，它们的速度，如果它们的不确定度为0.01，试

10、着给它们的位置不确定度=？=？在10000伏加速后，6-33个电子穿过一个直径很小的圆孔，分别被德布罗意波的测不准关系和圆孔衍射，它们的光斑直径为？解答：(1)利用测不准关系：6-34氢原子基态的电子束缚在m的范围内，利用测不准关系估算氢的基态能量，并与玻尔理论的结果进行比较。解：(1)不确定关系是：电子的最小动量，(j)，它们在数量级上是等价的。6-35假设氢原子第一激发态的寿命为秒，试计算氢原子第一激发态跃迁到基态时辐射的谱线宽度，(m)，回答：a，6-36我们接受波函数来描述微观粒子状态的原因是：(a)物理粒子具有波粒二象性；(b)微观粒子一般具有较高的速度，但它们的能量较少；(c)质量

11、粒子运动的统计规律；(d)不确定关系。答：波函数标准化条件是：单值、连续和有限的标准化条件，以及6-38波函数标准化和标准化条件，6-39试图找出粒子出现在从x=0到x=0的区间中的概率，当粒子在一维无限势阱中时。在什么情况下，粒子到处出现的概率会大致相同？解：当一维无限势阱中粒子的波函数为：概率为：时，概率处处相同。答：描述氢原子电子态的四个量子数n、l和分别决定了电子运动的物理量。给出了这些量与相应量子数之间的关系。主量子数n=1，2，3，轨道角量子数l=0，1，2，(n-1)，轨道磁量子数ml=0，1，2，l，自旋磁量子数ms=1/2，这决定了电子在原子中的能量和电子绕原子核运动的角动量

12、，n是相同的，而决定电子自旋角动量在外磁场中的取向也会影响电子在外磁场中的能量。当N和L固定时，量子态数为2；当N和L固定时，量子态数为2，(b2l 1)；当N为常数时，量子态数为；(d)当N、L和为常数时，6-42轨道角动量与外磁场方向(Z方向)之间的夹角的允许值如下：6-43根据空间量子化条件，当量子数l=1时，分别给出轨道角动量与外磁场方向(Z方向)之间的夹角的允许值。根据量子力学理论，当主量子数n=3时，电子动量矩的可能值是0，1，2，6-45，而L的可能值是0，1，2，6-45。根据玻尔的氢原子理论，计算对应于该波长的初始和最终能级的能量。在6-46氢原子光谱中，有一条波长为4340的谱线。试着找出：对应