物理教材习题答案(1) - 图文(9)

2．由??1-TT低27?273（低温热源为27?C）可知?陶瓷?1-低?1-?80.9%T高1300?273T高?1-27?273?76.4%。相比较而言陶瓷发动机的效率高于普通

1000?273和?普通?1-T低T高镍基耐热合金制成的内燃机的效率。

第六章 量子物理

习题解答

一、分析题：

1．请判断下面关于光电效应的说法的正误。（A）入射光强度越大，截止频率越高；（B）靶材料的逸出功越大，截止频率越高；（C）入射光的频率越高，被打出电子的最大动能就越大。

答：（A）错误；（B）正确；（C）正确。 根据光电效应方程h??1Wmv2?W，可知截止频率?0?与入射光强度无

h2关；靶材料的逸出功越大，截止频率越高；入射光的频率越高，被打出电子的最大动能就越大。

2．用一定频率的光照射金属板，哪一项决定电子是否逸出。（A）光的强度；（B）光照时间；（C）板的面积；（D）板的材料。

答：（D）

根据光电效应方程h??关。

3．光子A具有的能量为光子B的两倍,试问：（1）光子A的动量是光子B动量的多少倍；（2）光子A的波长是光子B波长的多少倍。

答：光子所具有的能量E?hv?1Wmv2?W，可知截止频率?0?只与板的材料有

h2hc，光子所具有的动量为λp?mc?hc。由于EA?2EB，故光子A的动量是光子B的动量的2倍，光子λA的波长是光子B的波长的1/2。

4．电子和质子具有相同的动能，请问哪个的德布罗意波长较大？ 答：电子和质子具有相同的动能Ek1?Ek2，故电子和质子的动量为

p1?2m1Ek1，p2?2m2Ek2。

又由于物质的德布罗意波λ?波长。 二、综合题

1．钾的逸出功为2.25eV，请问：可以使钾产生光电效应的入射光的最大波长。

h，且pp2?p1，所以电子波长大于质子

w解：根据光电效应的截止频率v0?，可得

h

w?hv0?hc ?因此可以使钾产生光电效应的入射光的最大波长为

hc6.63?10?34?3?108?7λ??m?5.525?10m?552.5nm ?19w2.25?1.6?102．在普通电视机内，电子被电势差为30.0kV的电场加速，请计算这种电子的德布罗意波长。

解: 电子被加速后所具有的动能为：

Ek?1mv2?30.0?103?1.6?10?19J?4.8?10?15J 26.63?10?342?9.1?10?31?4.8?10?15电子的德布罗意波长：

h???ph?2meEkm?7.2?10?12m

kg的汽车，通过精确测量测得，其质心沿某直线方向的位置3. 一辆1200不确定度为1μm。（1）请计算汽车沿某直线方向速度的不确定度；（2）不确定关系是不是使人、汽车、飞机等普通物体的位置和速度不能被同时测量呢？为什么？

解：（1）由（6-11）可得电子动量不确定度为：

h6.63?10?34?28ΔPx??kg?ms?6.63?10kg?ms ?6Δx1?10故汽车速度不确定度为：Δvx?ΔPx?5.5?10?31ms m（2）不是。人、汽车、飞机等普通物体为宏观物体，而对于宏观物体的位置和速度的不确定度可以忽略。

工程问题解析

太阳能电池

太阳能是一种清洁的可再生能源，主要利用太阳的辐射能量，是未来人类所需能源的主要来源之一。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把太阳能转化成电能的装置，如图片6- 20所示。太阳能电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。目

前,常用太

阳能电池是以光电效应为工作原理，它的基本结构是半导体的pn结，其内部结构如图6- 5所示。太阳光照在半导体pn结上时，光子激发出中性区的电子，大大增加了电子-空穴对，在pn结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。