量子物理基础习题详解
《大学物理》作业 No.7 场的量子性 玻尔理论
一、选择题
1. 已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是U 0 (使电子从
金属逸出需作功eU 0)，则此单色光的波长λ必须满足：
[ A ] (A) 0eU hc ≤λ (B) 0
eU hc ≥λ (C) hc eU 0≤λ (D) hc eU 0≥λ
解：红限频率与红限波长满足关系式hv 0=0λhc
=eU 0，即0
0eU hc =λ 0λλ≤才能发生光电效应，所以λ必须满足0
eU hc ≤λ 2. 在X 射线散射实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则入射光光子能量0ε与
散射光光子能量ε之比ε0为
[ B ] (A) 0.8 (B) 1.2 (C) 1.6 (D) 2.0
解： λεhc
= ，00λεhc
=，02.1λλ= ，所以2.10
0==λλεε 3. 以下一些材料的功函数(逸出功)为
铍 -----3.9 eV 钯 ---- 5.0 eV 铯 ---- 1.9 eV 钨 ---- 4.5 eV
今要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014 Hz ~ 7.5×1014Hz)下工作的光电管，在这些
材料中应选
[ C ] (A) 钨 (B) 钯 (C) 铯 (D) 铍
解：可见光的频率应大于金属材料的红限频率0νh , 才会发生光电效应。
这些金属的红限
频率由A h =0ν可以得到：
141934
)(01086.101063.6106.15.4⨯=⨯⨯⨯=--钨ν(Hz) 141934
)(01007.121063.6106.10.5⨯=⨯⨯⨯=--钯ν(Hz) 141934
) (01059.41063.6106.19.1⨯=⨯⨯⨯=--铯ν(Hz) 141934
)(01041.91063.6106.19.3⨯=⨯⨯⨯=--铍ν(Hz)
可见应选铯
4. 以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示。
然后保
持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示，满足题意的
图是
[
解：光的强度I=Nhv , 其中N 为单位时间内通过垂直于光线的单位面积的光子数。
保持频
率v 不变，增大光强I ，则光子数N 增加，光电子数也随之增加，电流
i 也增加，截止电
压与频率有关，因之不变。
所以选B
5. 氢原子从能量为 -0.85eV 的状态跃迁到激发能(从基态到激发态所需的能量)为10.19eV
的状态时，所发射的光子的能量为
[ A ] (A) 2.56eV (B) 3.41eV (C) 4.25eV (D) 9.95eV
解：激发态的能量 (eV)41.319.1036.11-=+-=∆+=E E E n
发射出的光子能量为 (e V)
56.2)85.0(41.3=---=-=E E n ε
6. 假定氢原子原来是静止的，则氢原子从n =3的激发态直接通过辐射跃迁到基态的反冲速
度大约为
[ C ] (A) 10m ⋅s -1 (B) 100 m ⋅s -1 (C) 4 m ⋅s -1 (D) 400 m ⋅s -1
(氢原子的质量m =1.67× 10-27kg)
解：从 n = 3 到n = 1辐射光子的能量为13E E h -=ν,
动量大小为c
h h p νλ==光， 氢原子辐射光子前后动量守恒，有 氢光p p -=0, 光氢p p =，
所以，反冲速度为 41031067.11316.13 8272=⨯⨯⨯-⨯-===-）（
氢氢氢m c h m p v ν(m ⋅s 1-)
二、填空题
1. 当波长为300nm (1nm =10-9m) 的光照射在某金属表面时， 光电子的动能范围为0 ~ 4.0
×10-19J 。
此金属的遏止电压为|U a | = 2.5 V, 红限频率为0ν = 4.0×1014 Hz 。
(普朗克常量h = 6.63×10-34J·s ,基本电荷e =1.6×10
-19C)
(A)(B)(C)(D)
解：遏止电压为 |U a |=5.210
6.1100.41919
k =⨯⨯=--e E m (V) 由光电效应方程 m E h h k 0+=νν, 得红限频率
143419
98k k 0100.410
63.610410300103⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=-=---h E c h E hv m m λν(Hz) 2. 某光电管阴极对于λ = 4910 Å的入射光, 发射光电子的遏止电压为0.71伏。
当入射光的波长为 3.82×103 Å时, 其遏止电压变为1.43伏。
( e = 1.60×10
-19C, h = 6.63×10-34J·s)
3. 康普顿散射中, 当出射光子与入射光子方向成夹角θ = π 时, 光子的频率减少得最多；当θ = 0 时, 光子的频率保持不变。
4. 氢原子的部分能级跃迁示意如图。
在这些能级跃迁中, (1) 从 n = 4 的能级跃迁到 n = 1 的能级时发
射的光子的波长最短;
(2) 从 n = 4 的能级跃迁到 n = 3 的能级时所
发射的光子的频率最小。
5. 氢原子从能级为 -0.85eV 的状态跃迁到能级为 -3.4eV 的状态时, 所发射的光子能量是 2.55 eV , 它是电子从n = 4 的能级到 n = 2 的能级的跃迁。
6. 处于基态的氢原子吸收了13.06eV 的能量后, 可激发到
n = 5 的能级。
当它跃迁回到基态时, 可能辐射的光谱
线有 10 条。
三、计算题
1.
图中所示为在一次光电效应实验中得出的曲线
(1) 求证：对不同材料的金属，AB 线的斜率相同．
(2) 由图上数据求出普朗克恒量h ． (基本电荷e
=1.60×10-19 C)
解：(1) 由 A h U e a -=ν 得 e A e h U a //-=ν
3分
|14 Hz)
n =2 n =3 n =4 n =5 n =1 2=1=n 4=3=
e h U a /d /d =ν (恒量)
由此可知，对不同金属，曲线的斜率相同． 3分
(2) h = e tg θ 14
10)0.50.10(00.2⨯--=e 2分 =6.4×10-34 J ·s 2分
2. 设康普顿效应中入射X 射线(伦琴射线)的波长λ =0.700 Å，散射的X 射线与入射的X 射线垂直，求：
(1) 反冲电子的动能E K ．
(2) 反冲电子运动的方向与入射的X 射线之间的夹角θ．
(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，电子静止质量m e =9.11×10-31 kg) 解：令p 、ν和p ' 、ν'分别为入射与散射光子的动量和频率，v m 为反冲电子的动量(如
图)．因散射线与入射线垂直，散射角φ =π / 2，因此可求得散射X 射
线的波长 )A ( 0.724 )c o s 1( =-+='ϕλλc m h e 2分 (1) 根据能量守恒定律
22mc h h c m e +'=+νν
且 22c m mc E e K -=
得 )/()(λλλλνν'-'='-=hc h h E K = 9.42×10-17 J 4分 (2) 根据动量守恒定律 v m p p +'=
则 2222)/()/(λλ''+='+=
h h p p m v 22)/()/(/cos λλλθ'+==h h h m p v 2)
/(11λλ'+= ='+=-21)
/(11cos λλθ44.0° 4分
3. 氢原子光谱的巴耳末线系中，有一光谱线的波长为4340 Å，试求：
(1) 与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特？
(2) 该谱线是氢原子由能级E n 跃迁到能级E k 产生的，n 和k 各为多少？
(3) 最高能级为E 5的大量氢原子，最多可以发射几个线系，共几条谱线？ 请在氢原子能级图中表示出来，并说明波长最短的是哪一条谱线．
解：(1) ==λν/hc h 2.86 eV ． 2分
(2) 由于此谱线是巴耳末线系，其 k =2
2分
4.32/2
1-==E E K eV (E 1 =－13.6 eV)
νh E n E E K n +==21/ p '
51=+=ν
h E E n K ． 4分 (3) 可发射四个线系，共有10条谱线． 2分 见图 1分 波长最短的是由n =5跃迁到n =1的谱线． 1分 =5
=4
=3
=2
=1。
大学物理 第16章量子力学基本原理-例题及练习题
∴ n = 2,6,10...... 时概率密度最大
nhπ 6 × 10 = =1时 (3) n=1时： E = =1 2mL L
2 2 2 2 2 −38
A 例题3 例题3 设粒子沿 x 方向运动，其波函数为 ψ ( x ) = 方向运动， 1 + ix
( n = 1,2,3,...)
E n=4
p2 E = 2m p= nπh nh 2 mE = = a 2a
n=3 n=2 n=1
h 2a λ= = p n
二者是一致的。 二者是一致的。
( n = 1, 2, 3,...)
o a
x
例题2 粒子质量为m, 在宽度为L的一维无限 的一维无限深势 例题2 P516例1：粒子质量为m, 在宽度为 的一维无限深势 中运动，试求( 粒子在0 阱中运动，试求(1)粒子在0≤x≤L/4区间出现的概率。并 ≤ / 区间出现的概率。 求粒子处于n=1 状态的概率。 在哪些量子态上， 求粒子处于 1和n=∞状态的概率。(2)在哪些量子态上， 状态的概率 (2)在哪些量子态上 Ｌ/4处的概率密度最大？(3)求n=1时粒子的能量 补充 。 /4处的概率密度最大 (3)求 =1时粒子的能量(补充 处的概率密度最大？ =1时粒子的能量 补充)。 2 nπ x 由题得： 解:(1) 由题得： 概率密度 |ψ | = sin
2 2 2 2 0
2
2
2
2
0
0
k
0
2
2
2 k
0
k
k
k
0
h ∴λ = = p
hc 2E m c + E
2 k 0
大学物理知识总结习题答案(第十章)量子物理基础
大学物理知识总结习题答案（第十章）量子物理基础第十章量子物理基础第十章量子物理基础本章提要1.光的量子性质物体由于自身具有一定温度而以电磁波的形式向周围发射能量的现象称热辐射。
在任何温度下，它都能完全吸收照射在其表面的各种波长的光（电磁波），因此这个物体被称为绝对黑体，简称黑体。
单位时间内物体单位表面积发出的包括所有波长在内的电磁波的辐射功率，称为辐射出射度。
2.维恩位移定律在不同的热力学温度t下，单色辐射本领的实验曲线存在一个峰值波长λm，维恩从热力学理论导出t和λm满足如下关系λmt=b其中b是维恩常量。
3.斯特凡·波尔兹曼定律斯忒藩―玻尔兹曼定律表明黑体的辐射出射度m与温t的关系Mt4其中s为斯忒藩―玻尔兹曼常量。
对于一般的物体Mt4e称发射率。
4.黑体辐射黑体辐射不是连续地辐射能量，而是一份份地辐射能量，并且每一份能量与电磁波的频率?成正比，这种能量分立的现象被称为能量的量子化，每一份最小能量e=hv被称为一个量子。
黑体辐射的能量为e=nhv，其中n＝1，2，3，…，等正整数，h为普朗克常数。
普朗克黑体辐射公式简称普朗克公式2πhc21ml(t)=λ5ehc/λKT-1第10章量子物理基础光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称光子。
一个光子具有的能量为e?h?。
5.颗粒挥发性德布罗意认为实物粒子也具有波粒二象性，它的能量e、动量p跟和它相联系的波的频率?、波长?满足以下关系Emc2？Hhλ这两个公式称为德布罗意公式或德布罗意假设。
与实物粒子相联系的波称为P=Mu=材料波或德布罗意波。
dxdpxh或者dedth这一关系叫做不确定关系。
其中为位置不确定量、动量不确定量、能量不确定量、时间不确定量。
物质波是代表空间中粒子概率分布的概率波。
6．薛定谔方程及其应用微粒子的运动状态需要用波函数来描述，波函数通常用y来表示。
一般来说，y是空间和时间的函数，即y=y（x，y，Z，t）。
第十二章 量子物理基础 南京大学出版社 习题解答
第12章 量子物理基础 2010-12-2419世纪末、二十世纪初，为克服经典物理在解释一系列物理实验（如黑体辐射、光电效应、康普顿散射等）时所遇到的巨大困难，人们创立了量子理论，量子理论与相对论理论一起共同构成了现代物理学的两大理论支柱。
本章介绍量子理论基础。
主要内容有：普朗克能量子假设；爱因斯坦光量子假设和光电效应方程；光子和自由电子互相作用的康普顿效应；氢原子的玻尔理论；德布罗意物质波假设；不确定关系；量子力学关于氢原子的主要结果；薛定谔方程以及薛定谔方程用于求解一维势阱和势垒问题等。
§12-1 黑体辐射 普朗克量子假设12-1-1热辐射 黑体任何物体在任何温度下都向外发射各种波长电磁波的性质称为热辐射。
实验表明:热辐射具有连续的辐射能谱,辐射能按波长的分布主要决定于物体的温度，温度越高,光谱中与能量最大的辐射所对应的波长越短 ,辐射的总能量越大。
温度为T 时，从物体表面单位面积上在单位波长间隔内所发射的功率称为单色辐出本领，用M λ（T ）表示，单位是瓦/米2（W/m 2）。
温度为T 时，物体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射功率，称为物体的总辐射本领，用M （T ）式表示，单位为W ⋅m -2。
一定温度下时，物体的辐出度和单色辐出度的关系为0()()M T M T d λλ∞=⎰. （12-1-1） 任何物体在任何温度下都发射热辐射，也吸收热辐射。
不同物体发射(或吸收)热辐射的本领往往是不同的。
1860年基尔霍夫研究指出，热辐射吸收本领大的物体，发射热辐射的本领也大。
白色表面吸收热辐射的能力小,在同温度下它发出热辐射的本领也小;表面越黑, 吸收热辐射的能力就越大,在同温度下它发出热辐射的本领也越大。
能完全吸收射到它上面的热辐射的物体叫做绝对黑体（简称黑体）。
黑体辐射热辐射的本领最大，研究黑体辐射的规律具有重要的理论意义。
绝对黑体是理想模型，自然界中绝对黑体是不存在的，但存在着近似的绝对黑体。
量子物理基础习题解
量⼦物理基础习题解量⼦物理基础17.1 夜间地⾯降温主要是由于地⾯的热辐射。
如果晴天夜⾥地⾯温度为-5°C ，按⿊体辐射计算，每平⽅⽶地⾯失去热量的速率多⼤？解：每平⽅⽶地⾯失去热量的速率即地⾯的辐射出射度2484W /m2922681067.5=??==-TM σ17.2 在地球表⾯，太阳光的强度是1.0?103W/m 2。
地球轨道半径以1.5?108km 计，太阳半径以7.0?108 m 计，并视太阳为⿊体，试估算太阳表⾯的温度。
解：42244TR I R M SE σππ==K103.51067.5)107.6(100.1)105.1(348283211422==S E R I R T 17.3宇宙⼤爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于3K ⿊体辐射．求：（1）此辐射的单⾊辐射强度在什么波长下有极⼤值？（2）地球表⾯接收此辐射的功率是多少？[解答]（1）根据公式λm T = b ，可得辐射的极值波长为λm = b/T = 2.897×10-3/3 = 9.66×10-4(m)．（2）地球的半径约为R = 6.371×106m ，表⾯积为 S = 4πR 2．根据公式：⿊体表⾯在单位时间，单位⾯积上辐射的能量为 M = σT 4，因此地球表⾯接收此辐射的功率是 P = MS = 5.67×10-8×34×4π(6.371×106)2= 2.34×109(W)．17.4 铝的逸出功是eV 2.4，今有波长nm 200=λ的光照射铝表⾯，求：（1）光电⼦的最⼤动能；（2）截⽌电压；（3）铝的红限波长。
解：（1） A chA h E k -=-=λνeV 0.22.4106.1102001031063.6199834=-=---（2）V 0.21/0.2/===e E U k c （3）Ahc c==0νλnm6.12.41031063.6719834=?==---17.5 康普顿散射中⼊射X 射线的波长是λ = 0.70×10-10m ，散射的X 射线与⼊射的X 射线垂直．求：（1）反冲电⼦的动能E K ；（2）散射X 射线的波长；（3）反冲电⼦的运动⽅向与⼊射X 射线间的夹⾓θ．[解答]（1）（2）根据康普顿散射公式得波长变化为21222sin2 2.42610sin24πλΛ-?==??= 2.426×10-12(m)，散射线的波长为λ` = λ + Δλ = 0.72426×10-10(m)．反冲电⼦的动能为`k hchcE λλ=810106.63103106.63103100.7100.7242610----=-= 9.52×10-17(J)．（3）由于/`tan /`hc hc λλθλλ==，0.70.96650.72426==，所以夹⾓为θ = 44°1`．17.6 求波长分别为71100.7-?=λm 的红光和波长1021025.0-?=λm 的X 射线光⼦的能量、动量和质量。
量子物理基础习题
17-1 在加热黑体过程中，其单色辐出度的峰值波长是由μm 69.0变化到μm 50.0，求总辐出度改变为原来的多少倍？解：由 4)(T T M B σ=，b T m =λ 得 63.3)5.069.0()()()(442112===m m B B T M T M λλ17-2解：（1）m 10898.21010898.21073--⨯=⨯==T b m λ （2）J 1086.610898.21031063.61610834---⨯=⨯⨯⨯⨯===λνch h E 17-3解：（1）4)(T T M B σ=，K 17001067.5001.0/6.473)(484=⨯==-σT M T B（2）m 1070.1170010898.263--⨯=⨯==T b m λ （3）162)()()(441212===T T T M T M B B ，2612W/m 10578.7001.06.47316)(16)(⨯=⨯==T M T M B B17-4 钾的光电效应红限波长为μm 62.00=λ。
求：(1)钾的逸出功；(2)在波长nm 330=λ的紫外光照射下，钾的截止电压。
解：（1）eV 2J 1021.31062.01031063.61968340=⨯=⨯⨯⨯⨯===---λνch h A （2）A h mv eU a -==ν221 V 76.11060.11021.3103301031063.619199834=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=----eA ch eA h U a λν17-5 铝的逸出功为eV 2.4。
今用波长为nm 200的紫外光照射到铝表面上，发射的光电子的最大初动能为多少？截止电压为多大？铝的红限波长是多大？解：（1）eV 2J 1023.3106.12.4102001031063.621191998342≈⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=----A c h A h mv λν （2）221mv eU a =，V 2eV2==eU a （3）Hz 10014.11063.6106.12.41534190⨯=⨯⨯⨯==--h A νnm 296m 1096.210014.1103715800=⨯=⨯⨯==-νλc17-6 在光电效应实验中，对某金属，当入射光频率为Hz 102.215⨯时，截止电压为V 6.6，入射光频率为Hz 106.415⨯时，截止电压为V 5.16。
量子物理基础参考答案(改)
量子物理基础参考答案一、选择题参考答案：1. D ；2. D ；3. D ；4. C ；5. D ；6. C ；7. C ；8. A ；9. A ；10. D ；11. D ；12. C ；13. C ；14. A ；15. D ；16. E ；17. C ；18. C ；19. B ；20. A ；21. D ；22. C ；23. B ；24. B ；25. A ；26. C ；27. D ；28. A ；29. A ；30. D ；31. C ；32. B ；33. C ；34. C ；35. C ；36. D ；37. C ；38. D ；39. A ；40.D二、填空题参考答案：1、J 261063.6-⨯，1341021.2--⋅⋅⨯s m kg2、>，>3、14105⨯，24、V 45.1，151014.7-⋅⨯s m5、θφcos cos P c v h c hv+'=6、2sin 2sin 2212ϕϕ7、π，︒08、定态，（角动量）量子化，跃迁9、（1）4 , 1 （2）4 ,310、10 ,311、6.13 , 4.312、913、1:1, 1:414、122U em he15、m 101045.1-⨯, m 291063.6-⨯16、231033.1-⨯， 不能17、241063.6-⨯18、≥19、（1）粒子在t 时刻在()z y x ,,处出现的概率密度；（2）单值、有限、连续；（3）12*=ψ=ψψ⎰⎰⎰⎰dxdydz dV V20、不变 21、a x n a π2sin 2， dx a x n a a π230sin 2⎰三、计算题参考答案：1、分析 光子的能量、动量和质量与波长的关系为c h cE m h c E p hc E λλλ=====2 解： 利用上面的公式，当nm 001.0 nm,20 nm,1500=λ时，分别有 J 1099.1 J,1097.9 J,1033.1131919---⨯⨯⨯=Em/s kg 1063.6 m/s,kg 1031.3 m/s,kg 1043.4222628⋅⨯⋅⨯⋅⨯=---p kg 1021.2kg,1010.1kg,1048.1303436---⨯⨯⨯=m2、解： 由光电效应方程可得V 45.1=-=eW h U a ν m/s 1014.725max ⨯==meU a v3、解： 康普顿散射公式得散射光的波长为2sin 22sin 22C 0200ϕλλϕλλ+=+=c m h 其中m 1043.212C -⨯=λ，则当︒︒︒=90 ,60 ,30ϕ时，代入上式得波长分别为 nm 0074.0nm,0062.0nm,0053.0=λ4、解： 氢原子从基态1=f n 激发到3=i n 的能级需要的能量为eV 1.12Δ13=-=E E E对应于从3=i n 的激发态跃迁到基态1=f n 的三条谱线的光子能量和频率分别为 Hz 1092.2eV 1.12 :1315⨯===→=νE n n f iHz 1046.2eV 2.10 Hz1056.4eV 89.1 :12315221411⨯==⨯===→=→=ννE E n n n f i5、解： 经电场加速后，电子的动量为meU p 2=根据德布罗意关系，有m 1023.111-⨯==Ph λ6、解： 一维无限深阱中概率密度函数（定态）为)2cos 1(1sin 2)(*)()(2ax n a a x n a x x x ππψψρ-=== 当12cos -=a x n π时，即 ,212,,.23,2212a nk n a n a a n k x +=+=时，发现粒子的概率最大．当∞→n 时，趋近于经典结果．7、解：分析 在一维无限深井区间],[21x x 发现粒子的概率为 ⎰=21d )(*)(x x x x x P ψψ 在区间]43,0[a 发现粒子的概率为 909.0d sin 2d )(*)(4302430===⎰⎰a ax ax a x x x P πψψ。
chapter1-量子力学基础知识习题解答精选全文完整版
01.量子力学基础知识本章主要知识点一、微观粒子的运动特征 1. 波粒二象性：,hE h p νλ==2. 测不准原理：,,,,x y z x p h y p h z p h t E h ∆∆≥∆∆≥∆∆≥∆∆≥3. 能量量子化 二、量子力学基本假设1. 假设1：对于一个量子力学体系，可以用坐标和时间变量的函数(,,,)x y z t ψ来描述，它包括体系的全部信息。
这一函数称为波函数或态函数，简称态。
不含时间的波函数(,,)x y z ψ称为定态波函数。
在本课程中主要讨论定态波函数。
由于空间某点波的强度与波函数绝对值的平方成正比，即在该点附近找到粒子的几率正比于*ψψ，所以通常将用波函数ψ描述的波称为几率波。
在原子、分子等体系中，将ψ称为原子轨道或分子轨道；将*ψψ称为几率密度，它就是通常所说的电子云；*d ψψτ为空间某点附近体积元d τ中电子出现的几率。
对于波函数有不同的解释，现在被普遍接受的是玻恩（M. Born ）统计解释，这一解释的基本思想是：粒子的波动性（即德布罗意波）表现在粒子在空间出现几率的分布的波动，这种波也称作“几率波”。
波函数ψ可以是复函数，ψψψ⋅=*2合格（品优）波函数：单值、连续、平方可积。
2. 假设2：对一个微观体系的每一个可观测的物理量，都对应着一个线性自厄算符。
算符：作用对象是函数，作用后函数变为新的函数。
线性算符：作用到线性组合的函数等于对每个函数作用后的线性组合的算符。
11221122ˆˆˆ()A c c c A c A ψψψψ+=+ 自厄算符：满足**2121ˆˆ()d ()d A A ψψτψψτ=∫∫的算符。
自厄算符的性质：（1）本证值都是实数；（2）不同本证值的本证函数相互正交。
3. 假设3：若某一物理量A 的算符ˆA作用于某一状态函数ψ，等于某一常数a 乘以ψ，即：ˆAa ψψ=，那么对ψ所描述的这个微观体系的状态，物理量A 具有确定的数字a 。
第十七章 量子物理基础习题解
第十七章 量子物理基础17–1 用辐射高温计测得炉壁小孔的辐射出射度为22.8W/cm 2，则炉内的温度为 。
解：将炉壁小孔看成黑体，由斯特藩—玻耳兹曼定律()4T T M B σ=得炉内的温度为3484410416.11067.5108.22)(⨯=⨯⨯==-σT M T B K17–2 人体的温度以36.5︒C 计算，如把人体看作黑体，人体辐射峰值所对应的波长为 。
解：由维恩位移定律b T =m λ得人体辐射峰值所对应的波长为33m 10363.95.30910898.2⨯=⨯==-Tb λnm 17–3 已知某金属的逸出功为A ，用频率为1ν的光照射该金属刚能产生光电效应，则该金属的红限频率0ν= ，遏止电势差Uc = 。
解：由爱因斯坦光电效应方程W m h +=2m 21v ν，A W =，当频率为1ν刚能产生光电效应，则0212m =v m 。
故红限频率 h A /0=ν遏止电势差为()01011ννννν-=-=-=eh e h e h e W e h U c 17–4 氢原子由定态l 跃迁到定态k 可发射一个光子，已知定态l 的电离能为0.85eV ，又已知从基态使氢原子激发到定态k 所需能量为10.2eV ，则在上述跃迁中氢原子所发射的光子的能量为 eV 。
解：氢原子的基态能量为6.130-=E eV ，而从基态使氢原子激发到定态k 所需能量为E ∆=10.2eV ，故定态k 的能量为eV 4.32.106.130-=+-=∆+=E E E k又已知eV 85.0-=l E ，所以从定态l 跃迁到定态k 所发射的光子的能量为eV 55.2=-=k l E E E17–5 一个黑体在温度为T 1时辐射出射度为10mW/cm 2，同一黑体，当它的温度变为2T1时，其辐射出射度为[ ]。
A ．10mW/cm 2B ．20mW/cm 2C ．40mW/cm 2D ．80mW/cm 2E ．160mW/cm 2解：由斯特藩—玻耳兹曼定律，黑体的总辐射能力和它的绝对温度的四次方成正比，即()4T T M B σ=故应选（E ）。
物理学(王铭)量子基础习题解答
A
粒子带两个正电荷，质量为4，就是He核。
一、选择题 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。 (2) 粒子的坐标不可能确定。 (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，也适用于其它粒子。 其中正确的是： [ ] (A) (1)、(2) (B) (2)、(4) (C) (3)、(4) (D) (4)、(1)
解
概率密度
单值、连续、有限
三、计算题 1. 如图所示，一电子以初速度v0=6.0×106m/s逆着场强方向飞入电场强度为E = 500Vm-1的均匀电场中，问该电子在电场中要飞行多长距离d，可使得电子的德布罗意波长达到=1Å。(飞行过程中，电子的质量认为不变，即为静止质量me = 9.11×10-31kg ，基本电荷e = 1.60×10-19C )
解
3.29 1021J
由德布罗意波长可得粒子的动量，在求动能。
填充题 静质量为me的电子，经电势差U12为的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长＝ 。。
解
用德布罗意波长公式计算。
二、填充题 8. 设描述微观粒子运动的波函数为 ，则 表示 ； 须满足的条件是 ；其归一化条件是 。
二、填充题 4. 根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量在外磁场方向上的投影为 ，当角量子数l＝2时， 的可能取值为 。
解
★副量子数 l: l=0，1，2，3…(n-1) ★磁量子数 ml： ml =0, ±1, ± 2, … ±l
解
A
波函数的平方就是概率密度。
一、选择题 6．氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量子态的四个量子数(n, l, ml , ms)可能取的值为[ ] (A) (3，1，1，－1/2) (B) (1，0，1，－1/2) (C) (2，1，2，1/2) (D) (3，2，0，1/2)
量子物理基础习题
量子物理基础习题：1.从普朗克公式推导斯特藩玻尔兹曼定律。
（提示：15143π=-⎰∞dx e x x ） 解：λλπλλλd ehc d T M T M Tk hc⎰⎰∞-∞-==052000112),()( 令x T k hc =λ，则dx kTxhcd 2-=λ，所以 4425450342340252052015212)(11)(2112)(T T c h k dx e x T c h k dx kTx hce hc kTx hc d e hc T M x x Tk hcσπππλλπλ=⋅⋅=-=--=-=⎰⎰⎰∞∞∞-证毕。
2.实验测得太阳辐射波谱中峰值波长nm m 490=λ，试估算太阳的表面温度。
解：由维恩位移定律b T m =λ得到K bT m 3931091.51049010897.2⨯⨯⨯==--＝λ 3.波长为450nm 的单色光射到纯钠的表面上（钠的逸出功A ＝2.29eV ），求： （1）这种光的光子能量和动量； （2）光电子逸出钠表面时的动能。
解：（1） 2.76eV J 1042.4104501031063.6199834＝＝－－⨯⨯⨯⨯⨯===-λhchv Es m /kg 1047.1104501063.6hp 27934⋅⨯⨯⨯--－＝＝＝λ （2）由爱因斯坦光电效应方程，得光电子的初动能为eV A hv E k 47.029.276.2=-=-=4.铝的逸出功是4.2eV ，现用波长nm 200=λ的紫外光照射铝表面。
试求： （1）发射的光电子的最大动能； （2）截止电压； （3）铝的红限频率。
解：（1）由光电效应方程得光电子的最大动能为J 102.3106.12.4102001031063.619199834－－－－＝⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=A hcA hv E k λ （2）截止电压V 0.2106.1102.319190＝－－⨯⨯==e E V k（3）红限频率Hz 1001.11063.6106.12.41534190⨯=⨯⨯⨯==-－h A v 5.在一次康普顿散射中，传递给电子的最大能量为MeV E 045.0=∆，试求入射光子的波长。