物理学教程(第二版)课后答案16.doc

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1、第十六章　量子物理16－1　下列物体哪个是绝对黑体(　　)(A)不辐射可见光的物体　　　　　(B)不辐射任何光线的物体(C)不能反射可见光的物体(D)不能反射任何光线的物体分析与解　一般来说，任何物体对外来辐射同时会有三种反应：反射、透射和吸收，各部分的比例与材料、温度、波长有关.同时任何物体在任何温度下会同时对外辐射，实验和理解证明：一个物体辐射能力正比于其吸收能力.做为一种极端情况，绝对黑体(一种理想模型)能将外来辐射(可见光或不可见光)全部吸收，自然也就不会反射任何光线，同时其对外辐射能力最强.综上所述应选(D).16－2　光电效应

2、和康普顿效应都是光子和物质原子中的电子相互作用过程，其区别何在？在下面几种理解中，正确的是(　　)(A)两种效应中电子与光子组成的系统都服从能量守恒定律和动量守恒定律(B)光电效应是由于电子吸收光子能量而产生的，而康普顿效应则是由于电子与光子的弹性碰撞过程(C)两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程(D)两种效应都属于电子吸收光子的过程分析与解　两种效应都属于电子与光子的作用过程，不同之处在于：光电效应是由于电子吸收光子而产生的，光子的能量和动量会在电子以及束缚电子的原子、分子或固体之间按照适当的比例分配，但仅就电子和光子而言，两者之间

3、并不是一个弹性碰撞过程，也不满足能量和动量守恒.而康普顿效应中的电子属于“自由”电子，其作用相当于一个弹性碰撞过程，作用后的光子并未消失，两者之间满足能量和动量守恒.综上所述，应选(B).16－3　关于光子的性质，有以下说法(1)不论真空中或介质中的速度都是c；　(2)它的静止质量为零；(3)它的动量为；(4)它的总能量就是它的动能；(5)它有动量和能量，但没有质量.其中正确的是(　　)(A)(1)(2)(3)　　　　　　　(B)(2)(3)(4)(C)(3)(4)(5)(D)(3)(5)分析与解　光不但具有波动性还具有粒子性，一个光子在

4、真空中速度为c(与惯性系选择无关)，在介质中速度为，它有质量、能量和动量，一个光子的静止质量m0＝0，运动质量，能量，动量，由于光子的静止质量为零，故它的静能E0为零，所以其总能量表现为动能.综上所述，说法(2)、(3)、(4)都是正确的，故选(B).16－4　关于不确定关系有以下几种理解：(1)粒子的动量不可能确定，但坐标可以被确定；(2)粒子的坐标不可能确定，但动量可以被确定；(3)粒子的动量和坐标不可能同时确定；(4)不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其他粒子.其中正确的是(　　)(A)(1)、(2)　　　　　　(B)(2)、

5、(4)(C)(3)、(4)(D)(4)、(1)分析与解　由于一切实物粒子具有波粒二象性，因此粒子的动量和坐标(即位置)不可能同时被确定，在这里不能简单误认为动量不可能被确定或位置不可能被确定.这一关系式在理论上适用于一切实物粒子(当然对于宏观物体来说，位置不确定量或动量的不确定量都微不足道，故可以认为可以同时被确定).由此可见(3)、(4)说法是正确的.故选(C).16－5　已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为那么粒子在x＝a/6处出现的概率密度为(　　)(A)　　　　(B)　　　(C)　　　(D)分析与解　我们通常用波函数Ψ来

6、描述粒子的状态，虽然波函数本身并无确切的物理含义，但其模的平方表示粒子在空间各点出现的概率.因此题述一线粒子在区间的概率密度函数应为.将x＝a/6代入即可得粒子在此处出现的概率为.故选(C).16－6　天狼星的温度大约是11000℃.试由维恩位移定律计算其辐射峰值的波长.解　由维恩位移定律可得天狼星单色辐出度的峰值所对应的波长该波长属紫外区域，所以天狼星呈紫色.16－7　太阳可看作是半径为7.0×108m的球形黑体，试计算太阳的温度.设太阳射到地球表面上的辐射能量为1.4×103W·m-2，地球与太阳间的距离为1.5×1011m.分析　以

7、太阳为中心，地球与太阳之间的距离d为半径作一球面，地球处在该球面的某一位置上.太阳在单位时间内对外辐射的总能量将均匀地通过该球面，因而可根据地球表面单位面积在单位时间内接受的太阳辐射能量E，计算出太阳单位时间单位面积辐射的总能量，再由公式，计算太阳温度.解　根据分析有(1)(2)由式(1)、(2)可得16－8　钨的逸出功是4.52eV，钡的逸出功是2.50eV，分别计算钨和钡的截止频率.哪一种金属可以用作可见光范围内的光电管阴极材料？分析　由光电效应方程可知，当入射光频率ν＝ν0(式中ν0＝W/h)时，电子刚能逸出金属表面，其初动能.因此

8、ν0是能产生光电效应的入射光的最低频率(即截止频率)，它与材料的种类有关.由于可见光频率处在0.395×1015～0.75×1015Hz的狭小范围内，因此不是所有的材料都能作为可见光范围内的光