第21章量子光學(xué)基礎(chǔ)教材

第二十一章量子光學(xué)基礎(chǔ)

一、選擇題

1、用頻率為％的單色光照射某一種金屬時(shí)，測得光電子的最大動(dòng)能為En；用頻率為吃的單

色光照射另一種金屬時(shí)，測得光電子的最大功能為正心.如果品＞&2,那么

(A)w一定大于畛.(B)vi一定小于畛.

(C)%一定等于瞑.(D)%可能大于也可能小于也.[D]

2、用頻率為％的單色光照射某種金屬時(shí)，測得飽和電流為人以頻率為也的單色光照射該

金屬時(shí)，測得飽和電流為N若八＞/2,則

(A)力＞畛.[B)V|＜IA.

(C)v\=n.iD)%與w的關(guān)系還不能確定.[D]

3、已知某單色光照射到一金屬表而產(chǎn)生了光電效應(yīng)，若此金屬的逸出電勢是伉(使電子從

金屬逸出需作功eUo),則此單色光的波長7必須滿足：

(A)/W〃c/(eUo).(B)入》he/(eU°).

(C)2WeUQI{he}.(D)2＞eU0/(he).[A]

4、已知一單色光照射在鈉表面上，測得光電子的最大動(dòng)能是1.2eV,而鈉的紅限波長是5400

A,那么入射光的波長是

(A)5350A.(B)5()00A.

(C)4350A.1D)3550A.[D]

5、在均勻磁場8內(nèi)放置一極薄的金屬片，其紅限波長為友.今用單色光照射，發(fā)現(xiàn)有電子

放出，有些放出的電子(質(zhì)量為小，電荷的絕對值為e)在垂直于磁場的平面內(nèi)作半徑為R的

圓周運(yùn)動(dòng)，那木此照射光光子的能量是：

hehe(eRB)2

(A)(B)

2m

heeRBhr

(C)一+---.(D)—十2eRB.EB]

4)4

6、一定頻率的單色光照射在某種金屬匕測出其光電

流的曲線如圖中實(shí)線所示.然后在光強(qiáng)度不變的條件

下增大照射光的頻率，測出其光電流的曲線如圖中虛

線所示.滿足題意的圖是：

[D]

7、用頻率為/的單色光照射某種金屬M(fèi),逸出光電子的最人功能為EK;若改用頻率為2v

的單色光照射此種金屬時(shí)，則逸出光電子的最大動(dòng)能為：

(A)2EK..(B)2hv-EK.

(C)hv-EK-(D)hv+EK.LD]

8、關(guān)于光電效應(yīng)有下列說法：

(1)任何波長的可見光照射到任何金屬表面都能產(chǎn)生光電效應(yīng)：

(2)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率的光照射

時(shí)，釋出的光電子的最大初動(dòng)能也不同；

(3)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則該金屬分別受到不同頻率、強(qiáng)度相等

的光照射時(shí)，單位時(shí)間釋出的光電子數(shù)一定相等：

(4)若入射光的頻率均大于一給定金屬的紅限，則當(dāng)入射光頻率不變而強(qiáng)度增大一倍

時(shí)，該金屬的飽和光電流也增大一倍.

其中正確的是

(A)(I),(2),(3).

(B)⑵，⑶，(4).

(C)⑵，(3).

(D)(2),(4).[D]

9、設(shè)用頻率為的和唆的兩種單色光，先后照射同一種金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng).已知金屬的

紅限頻率為卅，測得兩次照射時(shí)的遏止電壓|%|=25|,則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：

(A)=V|-(B)畛=必+沖.

(C)瞑=2巧-w.(D)vi=v\-2u).[C]

10、在康普頓散射中，如果設(shè)反沖電子的速度為光速的60%,則因散射使電子獲得的能量

是其靜止能量的

(A)2倍.(B)1.5倍.

(C)0.5倍.(D)0.25倍.[D]

11、當(dāng)照射光的波長從4000A變到3000A時(shí)，對同一金屬，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測得的遏止

電壓將：

(A)減小0.56V.(B)減小0.34V.

(C)增大0.165V.(D)增大1.035V.[D]

(普朗克常量h=6.63X1034J-s,基本電荷e=1.60X10,9C)

12、保持光電管卜電弱差不變,若入射的單色光光強(qiáng)增大,則從陰極逸出的光電子的最大初

動(dòng)能瓦和匕到陽極的電子的最大動(dòng)能功的變化分別是

(A)及增大，EK增大.(B)及不變，EK變小.

(C)氏增大，&不變.(D)反不變，&不變.[D]

13、光子能量為0.5MeV的X射線，入射到某種物質(zhì)上而發(fā)生康普頓散射.若反沖電子的

能量為0.1MeV,則散射光波長的改變量與入射光波長"之比值為

(A)0.20.(B)0.25.(C)0.30.(D)0.35.[B]

14、用強(qiáng)度為/,波長為2的X射線(倫琴射線)分別照射鋰億=3)和鐵(Z=26).若在同一散

射角下測得康普頓散射的X射線波長分別為九i和然e(Au，然e>%)，它們對應(yīng)的強(qiáng)度分別為

/u和ZFC?則

(A)^U>AFC?AJ</FC(B)為產(chǎn)M，/1J=/FC

(C)/?L>=^Fe?，Li.>/Fe(D)溫，/Li.>/FeCc]

15、以下一些材料的逸出功為

被3.9eV鉗5.0eV

的1.9eV鴿4.5eV

今要制造能在可見光(頻率范圍為3.9X10"Hz—7.5XIO*Hz)下工作的光電管，在這些

材料中應(yīng)選

(A)鋁.(B)鉗.(C)葩.(D)鍍.[C]

16、某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的紅限波長為"，今以波長為力(%〈九)的單色光照射該金屬，金屬

釋放出的電了?(質(zhì)量為的動(dòng)量大小為

(B)///20.

2/c(4)+義)①)J\丁2mhc

(C)

4)%

一2)

(E)[E]

4"

17、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都包含有電子與光子的相互作用過程.對此，在以下幾種理解中，

正確的是

(A)兩種效應(yīng)中電子與光子兩者組成的系統(tǒng)都服從動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律.

(B)兩種效應(yīng)都相當(dāng)于電子與光子的彈性碰撞過程.

(C)兩種效應(yīng)都屬于電子吸收光子的過程.

(D)光電效應(yīng)是吸收光子的過程，而康普頓效應(yīng)則相當(dāng)于光子和電子的彈性碰撞過程.

(E)康普頓效應(yīng)是吸收光子的過程，而光電效應(yīng)則相當(dāng)于光子和電子的彈性碰撞過

程.[D]

18、用X射線照射物質(zhì)時(shí)，可以觀察到康普頓效應(yīng)，即在偏離入射光的各個(gè)方向上觀察到

散射光，這種散射光中

(A)只包含有與入射光波長相同的成分.

(B)既有與入射光波長相同的成分，也有波長變長的成分，波長的變化只與散射方向有

關(guān)，與散射物質(zhì)無關(guān).

(C)既有與入射光相同的成分，也有波長變長的成分和波長變短的成分，波長的變化既

與散射方向有關(guān)，也與散射物質(zhì)有關(guān).

(D)只包含著波長變長的成分，其波長的變化只與散射物質(zhì)有關(guān)與散射方向無

關(guān).[B]

19、已知用光照的辦法將氫原子基態(tài)的電子電離，可用的最長波長的光是913A的紫外光,

那么氫原子從各受激態(tài)躍遷至基態(tài)的賴曼系光譜的波長可表示為：

(A)2=913—A.(B)A=913—A.

〃+172-1

(C)4=913^7^A.(D)2=913-?—A.「D1

〃__1〃__1

20、要使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā)后能發(fā)射賴星系(由激發(fā)態(tài)跣遷到基態(tài)發(fā)射的各譜線組成

的譜線系)的最長波長的譜線，至少應(yīng)向基態(tài)氫原子提供的能量是

(A)1.5eV.(B)3.4eV.

(C)10.2eV.(D)13.6eV.[C]

21、根據(jù)玻爾的理論，氫原子在〃=5軌道上的動(dòng)量矩與在第一激發(fā)態(tài)的軌道動(dòng)量矩之比為

(A)5/4.(B)5/3.

(C)5/2.(D)5.[C]

22、氫原子光譜的巴耳末線系中譜線最小波長與最大波長之比為

(A)7/9.(B)5/9.

(C)4/9.(D)2/9.[B1

23、由氫原子理論知，當(dāng)大量氫原子處于〃=3的激發(fā)態(tài)時(shí)，原子躍遷將發(fā)出：

(A)一種波長的光.(B)兩種波長的光.

(C)三種波長的光.(D)連續(xù)光譜.[C]

24、根據(jù)玻爾理論，氫原子中的電子在〃=4的軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與在基態(tài)的軌道上運(yùn)動(dòng)的

動(dòng)能之比為

(A)1/4.(Bi1/8.

(C)1/16.(D；1/32.[C]

25、根據(jù)玻爾氫原子理論，氫原子中的電子在第一和第三軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小之比。/力

是

(A)1/9.(B)1/3.

(C)3.(D)9.LC]

26、假定氫原子原是靜止的，則氫原子從〃=3的激發(fā)狀態(tài)直接通過輻射躍遷到基態(tài)時(shí)的反

沖速度大約是

(A)4m/s.(B)10m/s.

(C)100m/s.(D)400m/s.[A]

(氫原子的質(zhì)量m=1.67X1027kg)

27、氫原了?光譜的巴耳末系中波長最大的譜線用九表示，其次波長用&表示，則它們的比值

為他為:

(A)20/27.(B)9/8.

(C)27/20.(D)16/9.[C]

28、按照玻爾理論，電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子的動(dòng)量矩L的可能值為

(A)任意值.(B)nh,〃=1,2,3,…

(C)27tnh,〃=1,2,3,(D)nh/(2n),n=\,2,3,

[D]

29、具有下列哪一能量的光子，能被處在〃=2的能級的氫原子吸收？

(A)1.51eV.(B)1.89eV.

(C)2.16eV.(D)2.40eV.[B]

30、若用里德伯常量R表示氫原子光譜的最短波長，則可寫成

(A)dnin=1/R.(B)/nin=2/R.

(C)/Uin=3/R.(D)Amin=4/R.[A]

31、已知?dú)湓訌幕鶓B(tài)激發(fā)到某一定態(tài)所需能量為IO.19eV,當(dāng)氫原子從能量為一O.85ev

的狀態(tài)躍遷到上述定態(tài)時(shí)，所發(fā)射的光子的能量為

(A)2.56eV.(B)3.41eV.

(C)4.25eV.(D)9.95eV.[A]

32、要使處于基態(tài)的氫原子受激后可拓射出可見光譜線，最少應(yīng)供給氫原子的能量為

(A)12.09eV.(B)10.20eV.

(C)1.89eV.(D)1.51eV.[A]

33、在氣體放電管中，用能量為12.1eV的電子去轟擊處于基態(tài)的氫原子，此時(shí)氫原子所能

發(fā)射的光子的能量只能是

(A)12.1eV.(B)10.2eV.

(C)12.1eV,10.2eV和1.9eV.(D)12.1eV,10.2eV和3.4eV.

[C]

34、在激光器中利用光學(xué)諧振腔

(A)可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的單色性.

(B)可提高激光束的單色性，而不能提高激光束的方向性.

(C)可同時(shí)提高激光束的方向性和單色性.

(D)既不能提高激光束的方向性也不能提高其單色性.[C]

35、按照原子的量子理論，原子可以通過自發(fā)輻射和受激輻射的方式發(fā)光，它們所產(chǎn)生的光

的特點(diǎn)是；

(A)兩個(gè)原子自發(fā)輻射的同頻率的光是相干的，原子受激輻射的光與入射光是不相干

的.

(B)兩個(gè)原子自發(fā)輻射的同頻率的光是不相干的，原子受激輻射的光與入射光是相干

的.

(C)兩個(gè)原子自發(fā)輻射的同頻率的光是不相干的，原子受源輻射的光與入射光是不相干

的.

(D)兩個(gè)原子自發(fā)輻射的同頻率的光是相干的，原子受激輻射的光與入射光是相干

的.[B]

36、激光全息照相技術(shù)主要是利用激光的哪一種優(yōu)良特性？

(A)亮度高.(B)方向性好.

(C)相干性好.(D)抗電磁干擾能力強(qiáng).[C]

二、填空題

1、某光電管陰極，對于；1=4910A的入射光，其發(fā)射光電子的遏止電壓為0.71V.當(dāng)入射

光的波長為X103A時(shí)，其遏止電壓變?yōu)?.43V.

(6=1.60X10"/i=6.63X103J?s)

答案：3.82

5、當(dāng)波長為3000A的光照射在某金屬表面時(shí)，光電子的能量范圍從。到4.0X1019J.在

作上述光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)遏止電壓為|"|=V。

(普朗克常量〃=6.63XIO34J-s；基本電荷^=1.60X1019C)

答案：2.5

6、當(dāng)波長為3000A的光照射在某金屬表面時(shí)，光電子的能量范圍從0到4.0Xl(p9j.在

作上述光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)此金屬的紅限頻率%=X1014HZ.

(普朗克常量〃=6.63X1034J?s；基本電荷e=1.60X1019。

答案：4.0

7、已知鉀的逸出功為2.0eV:如果用波長為3.60X107m的光照射在鉀上,則光電效應(yīng)的

遏止電壓的絕對值|"|=Vo

(/z=6.63X1034J-s,leV=1.60X10l9J,1X1031kg)

答案：1.45

8、己知鉀的逸出功為2.0eV,如果用波長為3.60X107m的光照射在鉀上，則從鉀表面發(fā)

射出電子的最大速度Unax=X105m.<!.

34l931

(力=6.63X10J?s,leV=1.60X10J,/Mr=9.11X10kg)

答案:7.14

10、康普頓散射中，當(dāng)0=時(shí)，散射光子的頻率與入射光子相同。

答案：0

II、波長為4=11的X光光子的質(zhì)量為X1032kg.

(/?=6.63X1034J-S)

答案：2.21

12、以波長為加0.207色】的紫外光照射金屬鈿表面產(chǎn)生光電效應(yīng)，已知把的紅限頻率

vo=1.21X10]‘赫茲，則其遏止電壓|"|=V.

(普朗克常量h=6.63XIO34J?s,基本電荷e=1.60X1019C)

答案:0.99

13、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測得某金屬的遏止電壓|U“|與入射光頻率用J關(guān)系曲線如圖所示，由

此可知該金屬的紅限頻率沖=X10,4HZO

答案：5

14、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測得某金屬的遏止電壓|以與入射光頻率聞勺關(guān)系曲線如圖所示，由

此可知該金屬的逸出功A=eV.

答案：2

18、當(dāng)波長為300nm（1nm=109m）的光照射在某金屬表面時(shí)，光電子的動(dòng)能范圍為0?

4.0X10I9J.此時(shí)紅限頻率玲=X10I4HZ.

（普朗克常量h=6.63X1034j.s,基本電荷e=1.60X1019C）

答案:4.0

19、若?無線電接收機(jī)接收到頻率為10sHz的電磁波的功率為I微瓦，則每秒接收到的光

子數(shù)為X1019.（普朗克常量h=6.63X1034J?s）

答案：1.5

20、鋁的紅限波長是230nm（1nm=10力”），用波長為180nm的紫外光照射時(shí)，從表面逸

出的電子的最大動(dòng)能為eV.

（普朗克常量h=6.63X1034J?s,基本電荷e=1.60X1（）19C）

答案：L5

21、頻率為100MHz的一個(gè)光子的能量是X1026J.

（普朗克常量力=6.63X10"J.s）

答案:6.63

22、頻率為100MHz的一個(gè)光子動(dòng)量的大小是XIO34kg-m/s.

（普朗克常量h=6.63X10wJ-s）

答案：2.21

23、某一波長的X光經(jīng)物質(zhì)散射后，其散射光中包含波長不變和波長的兩種成分。

答案：變長

24、某一波長的X光經(jīng)物質(zhì)散射后，其散射光中的散射成分稱為康普頓散射.

答案：波長變長

26、在X射線散射實(shí)驗(yàn)中，散射角為加=45°和。2=60°的散射光波長改變量之比

："2=.

答案：0.586

27、分別以頻率為必和嗓的單色光照射某一光電管.若%＞瞑（均大于紅限頻率沖），則當(dāng)兩種

頻率的入射光的光強(qiáng)相同時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能后（用＞或=或V填入）

答案：＞

28、分別以頻率為％和口的單色光照射某一光電管.若以均大于紅限頻率⑹，則當(dāng)兩種

頻率的入射光的光強(qiáng)相同時(shí)，所產(chǎn)生的飽和光電流4—1.2.（用＞或=或V填入）

答案：V

31、在玻爾氫原子理論中勢能為負(fù)值，而且數(shù)值比動(dòng)能大，所以總能量為________值。

答案：負(fù)

32、在玻爾氫原子理論中勢能為負(fù)值，而旦數(shù)值比動(dòng)能大，所以總能量為只能取______值.

答案：不連續(xù)

33、在氫原子發(fā)射光譜的巴耳末線系中有一頻率為6.15X10“Hz的譜線，它是氫原子從能

級E?=-0.85eV躍遷到能級Ek=eV而發(fā)出的.

（普朗克常量〃=6.63XI（p4j.s,基本電荷e=1.60Xl（）i9C）

答案：一3.4

34、在氫原子發(fā)射光譜的巴耳末線系中有一頻率為6.15X1（）14Hz的譜線，它是氫原子從能

級E?=eV躍遷到能級Ek=-3.4eV而發(fā)出的.

（普朗克常量h=6.63XIO："j?s,基本電荷e=1.60X1019C）

答案：一0.85

35、在氫原子光譜中，賴曼系（由各激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所發(fā)射的各譜線組成的譜線系）的最短

波長的譜線所對應(yīng)的光子能量為eV.

（里德伯常量Z?=1.097X107m',

普朗克常量力=6.63X10"J-s,1eV=1.60X10-j,

真空中光速c=3X108m?s_,）

答案：13.6

36、在氫原子光譜中，巳耳末系的最短波長的譜線所時(shí)應(yīng)的光子的能量為

____________________eV.

（里德伯常量/e=1.097X107m1,

普朗克常量4=6.63X10Mj?s,1eV=1.60X10i9j,

真空中光速c=3Xl（）8m，s7）

答案：3.4

37、氫原子基態(tài)的電離能是eV.

答案：13.6

38、氫原子基態(tài)的電離能為+0.544eV的激發(fā)態(tài)氫原子，其電子處在〃=

的軌道上運(yùn)動(dòng).

答案：5

39、設(shè)大量氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，它們躍遷時(shí)發(fā)射出一簇光譜線.這簇光譜線最多可

能有條。

（普朗克常量=6.63X10%J?s）

答案：6

40、設(shè)大量氫原子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，它們躍遷時(shí)發(fā)射出一簇光譜線.這簇光譜線中最短

的波長是A

（普朗克常量h=6.63義1034J?s）

答案：973

43、玻爾的氫原子理論中提出的關(guān)于定態(tài)能級和的假設(shè)在現(xiàn)代的量子力學(xué)

理論中仍然是兩個(gè)重要的基本概念.

答案：能級躍遷決定譜線頻率.

44、玻爾的氫原子理論中提出的關(guān)于和能級躍遷決定譜線頻率的假設(shè)

在現(xiàn)代的量子力學(xué)理論中仍然是兩個(gè)重要的基本概念.

答案：定態(tài)能級

45、欲使氫原子發(fā)射賴星系（由各激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)所發(fā)射的譜線構(gòu)成）中波長為1216A的

譜線，應(yīng)傳給基態(tài)氫原子的最小能量是eV.

（普朗克常量h=6.63X10&J?s,基本電荷e=1.60X1019C）

答案：10.2

46、玻爾的氫原子理論的三個(gè)基本假設(shè)是：

（1）；

（2）量子化躍遷的頻率法則vkn=\En-Ek\/h^

（3）角動(dòng)量量子化假設(shè)L=nh/2n〃=1,2,3,........

答案：量子化定態(tài)假設(shè)

47、欲使氫原子能發(fā)射巴耳末系中波長為4861.3A的譜線,最少要給基態(tài)氫原子提供

eV的能量.

（里德伯常量R=1.097X107m1）

答案：12.75

48、欲使氫原子能發(fā)射巴耳末系中波長為6562.8A的譜線,最少要給基態(tài)氫原子提供

__________eV的能量.

（里德伯常量R=1.097X107ml）

答案：12.09

49、按照玻爾理論，移去處于基態(tài)的He'中的電子所需能量為eV.

答案：54.4

50、氫原子中電子從〃=3的激發(fā)態(tài)被電離出去，需要的能量為eV.

答案：1.51

51、氫原子由定態(tài)/躍遷到定態(tài)攵可發(fā)射一個(gè)光了??己知定態(tài)/的電離能為0.85eV,又知從

基態(tài)使氫原子激發(fā)到定態(tài)&所需能量為10.2eV,則在上述躍遷中氫原子所發(fā)射的光子的能

量為eV.

答案：2.55

52、氫原子的部分能級躍遷示意如圖.在這些能級跋遷中，從〃=4的能級躍遷到〃=

的能級時(shí)所發(fā)射的光子的波長最短。

53、氫原子的部分能級躍遷示意如圖.在這些能級躍遷中，從〃=一的能級躍遷到〃=1的

能級時(shí)所發(fā)射的光子的波長最短。

54、氫原子的部分能級躍遷示意如圖.在這些能級躍遷中，從H=4的能級躍遷到〃=.

的能級時(shí)所發(fā)射的光子的頻率最小.

55、氫原子的部分能級躍遷示意如圖.在這些能級躍遷中，從〃三的能級躍遷到〃=3

的能級時(shí)所發(fā)射的光子的頻率最小.

56、被激發(fā)到〃=3的狀態(tài)的氫原子氣體發(fā)出的輻射中，有條可見光譜線.

答案：1

57、被激發(fā)到〃=3的狀態(tài)的氫原子氣體發(fā)出的輻射中，有條非可見光譜線.

答案：2

58、氫原子從能量為-0.85eV的狀態(tài)躍遷到能量為-3.4eV的狀態(tài)時(shí)，所發(fā)射的光子能量

是eV.

答案：2.55

59、氫原子從能量為-0.85eV的狀態(tài)躍遷到能量為-3.4eV的狀態(tài)時(shí)，是電子從〃=

的能級到〃=2的能級的躍遷.

答案：4

60、當(dāng)氫原子從某初始狀態(tài)躍遷到激發(fā)能（從基態(tài)到激發(fā)態(tài)所需的能量）為IO.19eV的激發(fā)態(tài)

上時(shí)，發(fā)出一個(gè)波長為4860A的光子，則初始狀態(tài)氫原子的能量是eV.

答案：-0.85

61、要使處于基態(tài)的氫原子受激發(fā)后能輻射氫原子光譜中波長最短的光譜線，最少需向氫原

子提供eV的能量.

答案：13.6

62、已知基態(tài)氫原子的能量為-13.6eV,當(dāng)基態(tài)氫原子被12.09eV的光子激發(fā)后，其電子

的軌道半徑將增加到玻爾半徑的倍.

答案：9

63、當(dāng)一個(gè)質(zhì)子俘獲一個(gè)功能氏=13.6eV的自由電子組成一個(gè)基態(tài)氫原子時(shí)，所發(fā)出的單

色光頻率是X1C'15Hz.（基態(tài)氫原子的能量為-13.6eV,普朗克常量〃=6.63

XlO^J-s）

答案：6.56

64、使氫原子中電子從〃=3的狀態(tài)電離，至少需要供給的能量為eV（已知基態(tài)氫

原子的電離能為13.6eV）.

答案：1.51

65、在氫原子光譜的巴耳末系中，波長最長的譜線和波長最短的，普線的波長比值是

答案：1.8

66、在氫原子光譜的巴耳末系中，波長最長的譜線兒和相鄰的譜線曲的波長比值是

答案：L35

67、處于基態(tài)的氫原子吸收了13.06CV的能量后，可激發(fā)到〃=的能級.

答案：5

68、處于基態(tài)的氫原子吸收了13.06eV的能量后，當(dāng)它躍遷回到基態(tài)時(shí)，可能輻射的光譜

線有條.

答案：10

69、根據(jù)氫原子理論，若大量氫原子處于主量子數(shù)〃=5的激發(fā)態(tài)，則躍遷輻射的譜線可以

有條.

答案：10

70、根據(jù)氫原子理論，若大量氫原子處于主量子數(shù)〃=5的激發(fā)態(tài)，則躍遷輻射的譜線中屬

于巴耳末系的譜線有條.

答案：3

71、在下列給出的各種條件中，哪些不是產(chǎn)生激光的條件，將其標(biāo)號(hào)列下：

（1）自發(fā)輻射.（2）受激輻射.（3）粒子數(shù)反轉(zhuǎn).

（4）三能極系統(tǒng).（5）諧振腔.

答案：（1）

72、產(chǎn)生激光的必要條件是。

答案：粒了?數(shù)反轉(zhuǎn)分布

73、激光的三個(gè)主要特性是方向性好、單色性好因而相干性好、.

答案：光強(qiáng)大

75、按照原子的量子理論，原子可以通過自發(fā)輻射和兩種輻射方式發(fā)光，.

答案：受激輻射

76、按照原子的量子理論，激光是由__________________方式產(chǎn)生的.

答案：受激輻射

77、光和物質(zhì)相互作用產(chǎn)生受激輻射時(shí)，輻射光和照射光具有完全相同的特性，這些特性是

指、頻率、偏振態(tài)、傳播方向。

答案：相位、

78、激光器的基本結(jié)構(gòu)包括三部分，即工作物質(zhì)、和光學(xué)諧振腔.

答案：激勵(lì)能源

79、目前世界上激光器有數(shù)百種之多，如果按其工作物質(zhì)的不同來劃分，則可分為四大類，

它們分別是固體激光器、氣體激光器、液體激光器和

答案：半導(dǎo)體激光器

三、計(jì)算題

I、頻率為u的一束光以入射角，?照射在平面鏡上并完全反射，設(shè)光束單位體積中的光子數(shù)

為",求:

(I)每?光子的能量、動(dòng)量和質(zhì)量.

(2)光束對平面鏡的光壓(壓強(qiáng)).

解：⑴c=hv,p-h1X-hv/c,

m=hvlc2.

(2)光對平面鏡的光壓

如圖示，每一個(gè)光子入射到平面鏡MN上，并以，角

反射，其動(dòng)量改變量為：

nw-me=2mccosin=hv/c-2cosin,

平面鏡上面積為5的做面上，在單位時(shí)間內(nèi)受到碰撞

的光了數(shù)為

N=ccosz-Sn(此處〃為光子數(shù)密度)

所以光壓P=N\(me1-nic)\/S=(2/wccosz-ccosi-Sn)/S

=2/?fc27icos2i=2/?wzcos2i

2、圖中所示為在一次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中得出的曲線

(I)求證：對不同材料的金屬，A8線的斜率相同.\U(\(V)

(2)由圖上數(shù)據(jù)求出普朗克恒量/?.

(基本電荷e=1.60X10i9C)

解：(1)由^Ua\=hv-A

得=的/e-A/e

d\Ua\/dv=h/e(恒量)

由此可知，對不同金屬，曲線的斜率相同.

.,八2.0-0

(2)h=etgO-e----------------

(10.0-5.0)xl0,4

=6.4X1934J.s

3、波長為2的單色光照射某金屬M(fèi)表面發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)射X一

的光電子(電荷絕對值為e，質(zhì)量為⑼經(jīng)狹縫S后垂直進(jìn)入磁X5

感應(yīng)強(qiáng)度為月的均勻磁場(如圖示)，今已測出電子在該磁場中

X

作圓運(yùn)動(dòng)的最大半徑為R求

X

(1)金屬材料的逸出功4；

(2)遏止電勢差Uu.X

解：(1)由eBv=mv~/R得v=(ReB)/ni,

代入hv=-mv~+A

2

22222

Ahe1mReBheReB~

22nr22m

1

⑵也lmv

mv2R2eB2

|U1=

2m

4、用單色光照射某一金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，如果入射光的波長從右=400nm減到后=360nm

(lnm=10-9m),遏止電壓改變多少?數(shù)值加大還是減??？

(普朗克常量h=6.63X1034J-s,基本電荷e=1.60X10l9C)

22

解：由愛因斯坦方程hv=^mv+A和gmv=J

得^Ua\=(hc/A)-A

蜀42|一也力=而(；一；)

所以

業(yè)］|=(公/歐；-!)=0345V

遏止電壓改變

數(shù)值加大.

5、以波長4=410nm(lnm=10%“)的單色光照射某一金屬，產(chǎn)生的光電子的最大動(dòng)能￡小

l.OeV,求能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最大波長是多少？

(普朗克常量=6.63X1034J-s)

解：設(shè)能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光最大波長為力.

由"o-A=0

可得(77C/AO)-A=O

2n=hciA

又按題意：(hc/A)-A=EK

A=(heIA,)-EK

得人=—g—=_^=612nm

(he/九)Fhc-EKX

6、功率為尸的點(diǎn)光源，發(fā)出波長為％的單色光，在距光源為4處，每秒鐘落在垂直于光線

的單位面積上的光子數(shù)為多少？若％=6630X,則光子的質(zhì)量為多少？

(普朗克常量h=6.63X1034j.s)

解：設(shè)九源每秒鐘發(fā)射的光了數(shù)為〃，每個(gè)九了的能量為

則由P==nhc/2

得：n=PA/(he)

令每秒鐘落在垂直于光線的單位面積的光了數(shù)為如，則

〃()=n/S=7?/(4nJ2)=PA/(4冗d

光子的質(zhì)量m=hv/c2=/?c/(c2zl)=/z/(c2)=3.33X1036kg

7、紅限波長為4=0.15A的金屬箔片置于B=30X104T的均勻磁場中.今用單色丫射線照

射而釋放出電了，且電了?在垂直于磁場的平面內(nèi)作R=0.1m的圓周運(yùn)動(dòng).求丫射線的波

長.(普朗克常量力=6.63X10&J?s,基本電荷e=L60X10F9c,

電子質(zhì)量惆=9.1IX10rikg)

解：hv=A+—m,v2?

2

2

evB=mrv/R②

A=he/③

A=c/v.④

①，②，③，④式聯(lián)立可求得

A=4=0.137A

1+4（e歐產(chǎn)/（2叫生）

8-.光電管的陰極用逸出功為A=2.2eV的金屬制成，今用一單色光照射此光電管，陰極發(fā)

射出光電子，測得遏止電勢差為|4|=5.0V,試求：

(I)光電管陰極金屬的光電效應(yīng)紅限波長；

(2)入射光波長.

(普朗克常量h=6.63X1034J-s,基本電荷e=1.6XIO19C)

解：(1)由A-hvQ-hei/0

he

7

得20="-=5.65X10m=565nm

A

二e|U/，hv=^-=^U\+A

(2)由a

he

得=l.73X107m=173nm

也|+A

9、以波長為2=0.200Rm的單色光照射一銅球，銅球能放出電子.現(xiàn)將此銅球充電，試求

銅球的電勢達(dá)到多高時(shí)不再放出電子？(銅的逸出功為A=4.10eV,普朗克常量力=6.63X

1034J-s,1eV=1.60X10l9J)

解：當(dāng)銅球充電達(dá)到正電勢。時(shí)，有

hv=eU+A+—mv2

2

當(dāng)Oi/WeU+A時(shí)，銅球不再放出電子，

he

即eU^hv-A-——A=2.12eV

A

故U22.12V時(shí)，銅球不再放出電子.

10、波長為友=0.500A的X射線被靜止的自由電子所散射，若散射線的波長變?yōu)?=0.522

A,試求反沖電子的動(dòng)能以?.

（普朗克常量h=6.63X10~J?s）

解：入射光子的能量為

散射光子的能量為*

2

反沖電子的動(dòng)能為=￡。一￡=/?（?（；-:）=1.68X：016

4）4

11、設(shè)康普頓效應(yīng)中入射X射線（倫琴射線）的波長％=0.700A,散射的X射線與入射的X射

線垂直，求：

（I）反沖電子的動(dòng)能EK.

（2）反沖電子運(yùn)動(dòng)的方向與入射的X射線之間的夾角，.

(普朗克常量h=6.63X1(產(chǎn)j.s,電子靜止質(zhì)量2.11X1031kg)

解：令?、陽1尸、M分別為入射與散射光子的動(dòng)量和頻率,

為反沖電子的動(dòng)量（如圖）.因散射線與入射線垂直，散射

角。=兀/2,因此可求得散射X射線的波長

4'=4+±=0.724A

mec

（1）根據(jù)能量守恒定律

22

mec+"=〃/+me

22

且EK=me-mec

ff17

得EK=hv—hv=hc(A—2)/(22)=9.42X10J

(2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律p=pf+mv

則tnv=I/+62=)(/7/幻2+(〃/元，)2

hl九1

COS0=

nwyl(h/A)2+(h/^)27i+a/Az)2

0=COS-1.=44.0°

71+a/r)2

12、假定在康普頓散射實(shí)驗(yàn)中，入射光的波長4=0.0030nm,反沖電子的速度12=0.6c,

求散射光的波長久

（電子的靜止質(zhì)量9.1IX1031kg,普朗克常量力=6.63X1034J?s,Inm=109m,c

表示真空中的光速）

22

解：根據(jù)能量守恒，有h匕）+/nec=hv+me

這里m=me/1=

2

hv=hv0+mec[1——71=]

/-We）?

hehe，

則—=—+nrc~r[1i

24一

解得:A=------------------------------------------=0.00434nm

1+3—1]

hJ1-⑴/靖

13、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基態(tài)氫原子可吸收能量為12.75eV的光子.

(I)試問氫原子吸收該光子后將被激發(fā)到哪個(gè)能級？

(2)受激發(fā)的氫原了向低能級躍遷時(shí)，可能發(fā)出哪幾條遭線？請畫出能級圖(定性)，并

將這些躍遷畫在能級圖上.

解：⑴4-)=13-6(1--V)=12.75eV

n-n-

n=4

(2)可以發(fā)出41、義31、沏、&3、-2、丸32六條譜線.

能級圖如圖所示.

14、已知?dú)涔庾V的某一線系的極限波長為3647A,其中有一譜線波長為6565A.試由玻爾

氫原子理論，求與該波長相應(yīng)的始態(tài)與終態(tài)能級的能量.

(/?=1.097XIO7m1)

解：極限波數(shù)v=\/^=R/k2可求出該線系的共同終態(tài).

k=J.九=2

由4=6565A可得始態(tài)n=^———7—=3

廠E.13.6

由E”=T=--1W

nn

可知終態(tài)n=2,Ei=-3.4eV

始態(tài)n=3,￡3=-1.51eV

15、在氫原子中，電子從某能級躍遷到量子數(shù)為〃的能級，這時(shí)軌道半徑改變g倍，求發(fā)射

的光子的頻率.

解：設(shè)始態(tài)能級量子數(shù)為k,則凱道半徑由〃變?yōu)椤感∏乙?<*”

￡。卜2

由「一A2

Time

可得k2=qn2

V=/?Q4-4)

光子的頻率

nk-

Rc八“2、Rcz.1、

即v=—(l--r)=—(1--)

n'k~n'q

16、氫原子激發(fā)態(tài)的平均壽命約為108s,假設(shè)氫原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)，電子作圓軌道運(yùn)動(dòng)，

試求出處于量子數(shù)〃=5狀態(tài)的電子在它躍遷到基態(tài)之前繞核轉(zhuǎn)了多少圈.(網(wǎng)=9.11X103i

kg,<?=l.60X10-,9C,/:=6.63X1034J-S,

￡O=8.85X10'12C2-N',-m^)

解：電子作一次圓周運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間(即周期7)為

(O

令激發(fā)態(tài)的平均壽命為r=lC'8s,故電子在「內(nèi)從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)前繞核的圈

數(shù)為N=-②

T

電子作圓周運(yùn)動(dòng)的周期T可由下面二式求出

v-

=m——③

4兀

h

mcor~=-n④

2兀

nineI

可求出CO=--;-7~~r—r⑤

2毗3/n3

Tine16.54X107

由①、②、⑤可得N=--

T4￡；〃力3

當(dāng)〃=5/V=5.23X1O