8-练习册-第十五章-量子物理

《8-练习册-第十五章-量子物理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第十五章量子物理§15-1光的量子性【基本内容】—、光电效应1、光电效应：当光照射到金属表面吋，电子从金属表面逸11!的现象，称为光电效应。光电效应屮从金属表面逸出的电子，称为光电子。光电子运动形成的电流，称为光电流。2、光电效应的实验规律：规律一：单位吋间内从阴极逸出的光电子数与光强成正比。.严I规律二光电子的动能与照射光的频率成线性关系，与光强无关。mv2/2=eKv-eU（）规律三：存在红限频率/，无论照射光的强度多大，照射时间多长，若r

2、。一个光子的能量：£=//=6.63x10-34J-s,称为普朗克常数。光的强度：I=Nhv,N一一单位时间内通过单位横截面积的光子数。（2）光的波粒二象性光的波动性（入V）—一由光的干涉、衍射现象证明。光的粒子性（£,m,p）一一由光电效应、康普顿效应证明。两者通过普朗克常数h而联系起來。.hh£=hv,p=—,m=——AAc（3）爱因斯坦光电效应方程—mv2=hv-A2二、康普顿效应1、康普顿效应：X射线被晶体散射后，散射线波长包含波长不变和波长变长的两部分,其中波长变长的部分称为康普顿效应。2、康普顿效应的解释一一康普顿散射公式△2=2-入=（1一cos0）,

3、=-^—=0.024A，叫电子的康普顿波长。mecmec3、光电效应和康普顿效应的区别两种效应都是光子与物质中电子的相互作用，但前者是电子吸收光子的过程，后者是电子与光子的完全弹性碰撞过程。光电效应中，物质中的电子不能视为自由电子；康普顿效应中，物质中的电子可视为自由电子(因两种入射光子的能量相差很大)。【典型例题】【例15T】波长入=0」A的X射线与静止的自由电子碰撞。在与入射方向成90。的方向观察时，散射X射线的波长多大?反冲电子的动能和动量各如何？【解】由康普顿散射公式AA=2-入=&(1—cos0)=—cos—)=&rh此得康普顿散射波长为2=入+&.=0.

4、124A至于反冲电子，根据能量守恒，它所获得的动能疋人'就等于入射光子损失的能量，即11Ek=加o_加二hc()=――=3.8xl0-15(J)=2.4xl04(eV)根据动量守恒，有pccos0=h人1/2两式平方相加并开方，得Pe=必:？力=8.5x1O'23(kg•in/s)cos&=^—=0.78,^=38°44，Pe入【例15-2］从铝表面逸出一个电子需要的能量为4.2eVo今有波长为A=1000A的光线入射到铝表面，求：(1)光电子的最大动能Ek；(2)铝的红限波长入；(3)遏止电压U。。【解】(1)由爱因斯坦方程得光电子的最大动能：—mv2=hv-A=

5、—-A=8.2eV2A(2)由红限公式A=hv0=—=>^=—=2958A(3)由遏止电压Ek=eU.=>U.=EK/e=8.2V【例15-3］在康普顿散射实验中，当能量为0.5MeV的X光的光子射中一个电子时，该电子获得0.2MeV的能量，假设电子原来是静止的，求：(1)散射光子的波长、能量、动量和质量；(2)散射光子与入射方向的夹角。【解】(1)由于电子获得的动能是入射光子和散射光子间的能量差，即v22Ek=mc^一=hv-hv{}可得散射光子的能量hv=hv.-Ek=0.30MeV散射光子的波长A=-=—=4.05x1O'12mVhv散射光子的动量P二£=1.

6、6x1O'22kg•m/s散射光子的质量zw=-=5.33xlO'31kgc(2)入射X射线的波长A=—=—=2.49x1O'12mfhv.由康普顿散射公式2-入=人(1—cos0)可得COS0=1-^^=0.31700=71.5。4【分类习题】一、选择题1.某种金属在光的照射下产生光电效应，要想使饱和光电流增大以及增大光电子的初动能，应分别增大照射光的(A)强度，波长.(B)照射时间，频率.(C)强度，频率.(D)照射时间，波长.2.单色光照射金属产生光电效应，已知金属的逸出电位是S，则此单色光的波长一定满足(A)/IWeU{}/(he)；(B)eV0/Che)；

7、(C)22he/QS)；(D)2^he/(et/0)・3.下面这些材料的逸出功为：彼，3.9cV；锂，5.0cV；锥，1.9cV；餌，4.5cV.要制造能在可见光(频率范围为3.9x10,4Hz-7.5x10,4Hz)下工作的光电管，在这些材料中应选：(A)钩.(B)耙.(C)他(D)彼.4.光子能量为0.5McV的X射线，入射到某种物质上而发生康普顿散射.若反冲电子的动能为O.lMeV,则散射光波长的改变量zU与入射光波长入)之比值为(A)0.20.(B)0.25.(C)0.30.(D)0.35.5.康普顿散射的主要特征是(A)散射光的波长与入射光的波长全然不