张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答 2009.10

近代物理

思 考 题

10.1 人体也向外发出热辐射，为什么在黑暗中还是看不见人呢？ 答：人体的辐射频率太低, 远离可见光波段，在远红外波段, 由于为非可见光, 所以是看不到人体辐射的,在黑暗中也是如此。

10.1刚粉刷完的房间从房外远处看，即使在白天，它的开着的窗口也是黑的。为什么？ 答：光线从窗户进去后经过多次反射，反射光的强度越来越弱，能再从窗户射出的光线非常少，窗户外的人看到的光线非常弱，因此觉得窗口很暗。

10.3 在光电效应实验中，如果（1）入射光强度增加一倍；（2）入射光频率增加一倍，各对实验结果有什么影响？

答：（1）在光电效应中每秒从光阴极发射的光电子数与入射光强成正比。入射光强度增加一倍时，饱和电流增加一倍。（2）当入射光的频率增大时，光电子的最大初动能增大，遏止电压也增大，但入射光的频率和遏止电压两者不是简单的正比关系。

10.4 若一个电子和一个质子具有同样的动能，哪个粒子的德布罗意波长较大？ 答：电子的德布罗意波长较大。

10.5 n=3的壳层内有几个次壳层，各次壳层都可容纳多少个电子？

答：n=3的壳层内有3个次壳层，各次壳层可容纳的电子数分别为2、6、10。

10.6 完成下列核衰变方程。

（1）238U???234Th??

（2）90Sr???Y?? （3）29Cu???Ni?? （4）29Cu?????Zn 答：（1）

23892902929U???234904Th?2He

900（2）38Sr???9039Y??1e

（3）29Cu???28Ni??1e

29029（4）29Cu??1e???30Zn

29290

1

张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答 2009.10

近代物理

习 题

0

10.1 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－5C，按黑体辐射计算，每平方米地面失去热量的速率多大？

解：依题意，可知地面每平方米失去的热量即为地面的辐射出射度

M??T4?5.67?10?8?2684?292W/m2

10.2 宇宙大爆炸遗留在空间均匀、各向同性的背景热辐射相当于3K的黑体辐射。 （1）求此辐射的光谱辐射出射度Mv的极大值出现在何波长处。 （2）求地球表面接收此辐射的功率。

解：（1）由维恩位移定律?mT?b可得：

b2.898?10?3?m???9.66?10?4m

T3

（2）P?M4?RE??T4?RE?4??5.67?10?3?(6.4?10)

242?8462?2.36?109W

10.3 在地球表面，太阳光的强度为1.0?10W/m。一太阳能水箱的涂黑面直对阳光。按黑体辐射计，热平衡时水箱内的水温可达几摄氏度？忽略水箱其它表面的热辐射。

解：热平衡时，吸热和放热相等

32I??T4

31.0?10?所以，T?4?4?364K?91C ?8?5.67?10I

2

张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答 2009.10

近代物理

10.4 铝的逸出功是4.2eV，今用波长为200nm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）E?h??A?hc??A

6.63?10?34?3?108??4.2?2.0eV 200?10?9?1.6?10?19

（2）Uc?

E?2.0V ehc6.63?10?34?3?108（3）?0? ???19?0A4.2?1.6?10c?2.96?10?7m?296nm

10.5 电子和光子各具有波长0.20nm。它们的动量和总能量各是多少？

解：电子和光子的动量都是

6.63?10?34?24p???3.32?10Kg?m/S ?9?0.2?10h电子的总能量为

E?(pc)2?(m0c)2

?(3.32?10?24?3?108)2?(0.911?10?30?9?1016)2

?8.19?10?14J

光子的总能量为

E?pc?3.32?10?24?3?108

?9.9?10?16J

3