量子物理15-1下列物体哪个是绝对黑体A不辐射

第十五章 量子物理

15 －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).

15 －2 光电效应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). 15 －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c

h v ； (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，一个光子在真空中速度为c (与惯性系选择无关)，在介质中速度为

n c ，它有质量、能量和动量，一个光子的静止质量m 0 ＝0，运动质量2c h m v = ，能量v h E =，动量c v h λh p ==，由于光子的静止质量为零，故它的静能E 0 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).

15 －4 关于不确定关系h p x x ≥ΔΔ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)、(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).

15 －5 已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为

()()a x x a a x ψ≤≤=0π3sin 2

那么粒子在x ＝a /6 处出现的概率密度为( ) (A) a /2 (B) a /1 (C) a /2 (D) a /1

分析与解 我们通常用波函数Ψ来描述粒子的状态，虽然波函数本身并无确切的物理含义，但其模的平方()2

x ψ表示粒子在空间各点出现的概率.因此题述一线粒子在a x ≤≤0区间的概率密度函数应为()x a a x ψπ3sin 222=.将x ＝a /6代入即可得粒子在此处出现的概率为a /2.故选(C).

15 －6 下述说法中，正确的是( )

(A) 本征半导体是电子与空穴两种载流子同时参与导电，而杂质半导体(n 型或p 型)只有一种载流子(电子或空穴)参与导电，所以本征半导体导电性能比杂质半导体好

(B) n 型半导体的导电性能优于p 型半导体，因为n 型半导体是负电子导电，p 型半导体是正离子导电

(C) n 型半导体中杂质原子所形成的局部能级靠近导带的底部，使局部能级中多余的电子容易被激发跃迁到导带中去，大大提高了半导体导电性能

(D) p 型半导体的导电机构完全取决于满带中空穴的运动

分析与解 按照能带理论，半导体的导电性能取决于其能带结构和载流子的浓度，本征半导体虽有两种载流子，但其浓度远远低于杂质半导体，故导电性能较杂质半导体差.而杂质半导体中的ｎ型和ｐ型半导体的区别在于多数载流子的种类不同，导电性能并无优劣之分.故(A)(B)说法不正确.对掺杂半导体而言，掺杂使载流子的浓度大为增加，ｎ型半导体的多数载流子为电子，5价杂质原子形成的局部能级(施主能级)靠近导带底部，热激发很容易使施主能级中的多余电子激发跃迁到导带(基本上为空带)中去，从而提高导电性能.ｐ型半导体多数载流子为空穴，3价杂质原子形成的局部能级(受主能级)靠近价带顶部，热激发同样容易使价带(基本上为满带)中的电子跃迁到受主能级上，从而使价带成为非满带，增加了ｐ型半导体的导电性，由此可见说法(C) 表述是完全正确的.

15 －7 在激光器中利用光学谐振腔( )

(A) 可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性

(B) 可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性

(C) 可同时提高激光束的方向性和单色性

(D) 既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性

分析与解 在光学谐振腔中，凡是与腔轴方向不一致的激光会通过腔壁发散，剩下仅与腔轴同向的激光，因此可大大提高激光束的方向性.同时在振荡过程中，参与振荡的激光又在不断诱发高能原子产生新的激光，这种由受激辐射出的光子与外来光子同频率、同偏振状态，因此振荡过程在提高激光束能量的同时还能提高其单色性，由此可见应选(C).

15 －8 天狼星的温度大约是11 000 ℃.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

nm 1057.27-?==T

b λm 该波长属紫外区域，所以天狼星呈紫色.

15 －9 太阳可看作是半径为7.0 ×108 m 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 ×103 W·m -2 ，地球与太阳间的距离为1.5 ×1011m.

分析 以太阳为中心，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()T M ，再由公式()4T σT M =，计算太阳温度.

解 根据分析有

()2

2π4π4R E d T M = (1) ()4T σT M = (2)

由式(1)、(2)可得

K 58002/122=???? ??=σR E d T

15 －10 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W m h +=2v 2

1v 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

02=v 21m .因此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电管材料的(指光电管中发射电子用的阴极材料).

解 钨的截止频率 Hz 1009.115101?==

h W v 钡的截止频率 Hz 10603.015202?==h

W v 对照可见光的频率范围可知，钡的截止频率02v 正好处于该范围内，而钨的截止频率01v 大于可见光的最大频率，因而钡可以用于可见光范围内的光电管材料.

15 －11 钾的截止频率为4.62 ×1014Hz ，今以波长为435.8nm 的光照射，求钾放出的光电子的初速度.

解 根据光电效应的爱因斯坦方程

W m h +=2v 2

1v 其中 W ＝hν0 ， ν=c/λ

可得电子的初速度

1-52/10s m 74.52??=????????? ??-=v v λc m h

由于逸出金属的电子的速度v ＜＜c ，故式中m 取电子的静止质量. 15 －12 在康普顿效应中，入射光子的波长为3.0 ×10－

3nm ，反冲电子的速度为光速的60％，求散射光子的波长及散射角.

分析 首先由康普顿效应中的能量守恒关系式2200mc λ

c h c m λc h +=+，可求出散射光子的波长λ， 式中m 为反冲电子的运动质量，即m ＝m 0(1－v 2/c 2 )－1/2 .再根据康普顿散射公式()θλλλλc cos 1Δ0-=-=，求出散射角

θ，式中λC 为康普顿波长(λC ＝2.43 ×10

－12 m).

解 根据分析有 2200mc λ

c h c m λc h +=+ (1) m ＝m 0(1－v 2/c 2 )－1/2 (2)

()θλλλc cos 10-=- (3)

由式(1)和式(2)可得散射光子的波长

m 1035.4443000-?=-=c

m λh λh λ 将λ值代入式(3)，得散射角

6363444.0arccos 1arccos 0'==???? ?

?--=o c λλλθθ 15 －13 一具有1.0 ×104eV 能量的光子，与一静止的自由电子相碰撞，碰撞后，光子的散射角为60°.试问：(1) 光子的波长、频率和能量各改变多少？

(2) 碰撞后，电子的动能、动量和运动方向又如何？

分析 (1) 可由光子能量E ＝hν 及康普顿散射公式直接求得光子波长、频率和能量的改变量.

(2) 应全面考虑康普顿效应所服从的基本规律，包括碰撞过程中遵循能量和动量守恒定律，以及相对论效应.求解时应注意以下几点： ① 由能量守恒可知，反冲电子获得的动能E ke 就是散射光子失去的能量，即E ke ＝hν0－hν.

② 由相对论中粒子的能量动量关系式，即22202c p E E e e e +=和

ke e e E E E +=0，可求得电子的动量e p .注意式中e E 0为电子静能， 其值为0.512MeV.

③ 如图所示，反冲电子的运动方向可由动量守恒定律在Oy 轴上的分量式求得，即0sin sin =-p θc

h e v

.

解 (1) 入射光子的频率和波长分别为

Hz 1041.2180?==h E v ， nm 124.00

0==v c λ 散射前后光子波长、频率和能量的改变量分别为

()nm 1022.1cos 1Δ3-?=-=θλλc

Hz 1030.211Δ1600?-=??

????-+=-=λλλc λλc c v eV -95.3J ΔΔ0=?===-1710-1.525v v -v h h h E

式中负号表示散射光子的频率要减小，与此同时，光子也将失去部分能量.

(2) 根据分析，可得

电子动能

eV 95.3Δ0===E h h E ke v -v

电子动量

1-2402s m kg 1027.52???=+=-c

E E E p ke e ke e

电子运动方向

()2359sin Δarcsin sin arcsin 0'=??

????+=???? ??=o e e θc p h θc p h v v v 15 －14 波长为0.10 nm 的辐射，照射在碳上，从而产生康普顿效应.从实验中测量到散射辐射的方向与入射辐射的方向相垂直.求：(1) 散射辐射的波长；(2) 反冲电子的动能和运动方向

.

解 (1) 由散射公式得

()nm 1024.0cos 1Δ0=-=-=θλλλλc

(2) 反冲电子的动能等于光子失去的能量，因此有

J 66.4110017-10v v ?=???

? ??-=-=λλhc h h E k 根据动量守恒的矢量关系(如图所示)，可确定反冲电子的方向

8144arctan /arctan 00'=??? ??=???? ?

?=o λλλh λh 15 －15 试求波长为下列数值的光子的能量、动量及质量：(1)波长为1 500 nm 的红外线；(2) 波长为500 nm 的可见光；(3) 波长为20 nm 的紫外线；

(4) 波长为0.15 nm 的Ｘ 射线；(5) 波长为1.0 ×10

－3 nm 的γ 射线. 解 由能量v h E =，动量λ

h p =以及质能关系式2c E m =，可得

(1) 当λ1 ＝1 500 nm 时，J 1033.1191-?==

=1hc v λh E 1-281s m kg 1042.4???==

-1h λp kg 1047.1361

211-?===λc h c m E (2) 当λ2 ＝500 nm 时，因λ2 ＝1/3λ1 ，故有

J 1099.331912-?==E E

-12712s m kg 1033.13???==-p p

kg 1041.433612-?==m m

(3) 当λ3 ＝20 nm 时，因λ3＝1/75λ1 ，故有

J 1097.9751813-?==E E

-12613s m kg 1031.375???==-p p

kg 1010.1753413-?==m m

(4) 当λ4＝0.15 nm 时，因λ4 ＝10－

4λ1 ，故有 J 1013.11041514-?==E E

-12414s m kg 1042.4104???==-p p

kg 1047.11043214-?==m m

(5) 当λ5 ＝1×10－3 nm 时，J 1099.1135

5-?==λhc E 1-2255s m kg 1063.6???==

-λh p kg 1021.2305

5-?==λc h m 15 －16计算氢原子光谱中莱曼系的最短和最长波长，并指出是否为可见光. 分析 氢原子光谱规律为

???

?????-=22111i f n n R λ 式中n f ＝1，2，3，…，n i ＝n f ＋1，n f ＋2，….若把氢原子的众多谱线按n f ＝1，2，3，…归纳为若干谱线系，其中n f ＝1 为莱曼系，n f ＝2 就是最早被发现的巴耳末系，所谓莱曼系的最长波长是指n i ＝2，所对应的光谱线的波长，最短波长是指n i →∞所对应的光谱线的波长，莱曼系的其他谱线均分布在上述波长范围内.式中R 的实验值常取1.097×107m －1 .此外本题也可由频率条件hν ＝E f －E i 计算.

解 莱曼系的谱线满足 ???? ?

?-=221111i n R λ，n i ＝2，3，4，… 令n i ＝2，得该谱系中最长的波长 λmax ＝121.5nm

令n i →∞，得该谱系中最短的波长 λmin ＝91.2nm

对照可见光波长范围(400 ～760 nm)，可知莱曼系中所有的谱线均不是可见光，它们处在紫外线部分.

15 －17 在玻尔氢原子理论中，当电子由量子数n i ＝5 的轨道跃迁到n f ＝2的轨道上时，对外辐射光的波长为多少？ 若再将该电子从n f ＝2 的轨道跃迁到游离状态，外界需要提供多少能量？

分析 当原子中的电子在高能量E i 的轨道与低能量E f 的轨道之间跃迁时，原子对外辐射或吸收外界的能量，可用公式ΔE ＝E i －E f 或ΔE ＝E f －E i 计算.对氢原子来说，2

1n E E n =，其中E 1 为氢原子中基态(n ＝1)的能量，即E 1 ＝－Rhc ＝－13.6 eV ，电子从n f ＝2 的轨道到达游离状态时所需的能量，就是指电子由轨道n f ＝2 跃迁到游离态n i →∞时所需能量，它与电子由基态(n f ＝1)跃迁到游离态n i ＝∞时所需的能量(称电离能)是有区别的，后者恰为13.6eV.

解 根据氢原子辐射的波长公式，电子从n i ＝5 跃迁到n f ＝2 轨道状态时对外辐射光的波长满足

??

? ??-=2251211R λ

则 λ＝4.34 ×10－

7m ＝434 nm

而电子从n f ＝2 跃迁到游离态n i →∞所需的能量为 eV 4.32Δ1212-=∞

-=

-=∞E E E E E 负号表示电子吸收能量. 15 －18 如用能量为12.6eV 的电子轰击氢原子，将产生哪些谱线？

分析 氢原子可以从对它轰击的高能粒子上吸收能量而使自己从较低能级(一般在不指明情况下均指基态)激发到较高的能级，但吸收的能量并不是任意的，而是必须等于氢原子两个能级间的能量差.据此，可算出被激发氢原子可跃迁到的最高能级为n i ＝3.但是，激发态都是不稳定的，其后，它又会自发跃迁回基态，如图所示，可以有3→1，3→2和2→1 三种可能的辐射. 解 根据分析有

21211Δi

f f n E n E E E E -=-= (1) ???

? ??-=22111f i n n R λ (2) 将E 1 ＝－13.6eV ，n f ＝1 和ΔE ＝－12.6eV(这是受激氢原子可以吸收的最多能量)代入式(1)，可得n i ＝3.69，取整n i ＝3(想一想为什么？)，即此时氢原子处于n ＝3 的状态.由式(2)可得氢原子回到基态过程中的三种可能辐射(见分析)所对应的谱线波长分别为102.6nm 、657.9 nm 和121.6 nm. 15 －19 试证在基态氢原子中，电子运动时的等效电流为1.05 ×10－

3 A ，在

氢原子核处，这个电流产生的磁场的磁感强度为多大？

分析 根据经典的原子理论，基态氢原子中的电子在第一玻尔半径r 1 上绕核作圆周运动( r 1 ＝0.529×10－10m )， 绕核运动的频率1

1π2r f v =式中1v 为基态时电子绕核运动的速度，1

1π2mr h =v ，由此可得电子运动的等效电流I ＝ef 以及它在核处激发的磁感强度102r I μB =

. 解 根据分析，电子绕核运动的等效电流为

A 1005.1π4π2321

211-?====mr eh r e ef I v 该圆形电流在核处的磁感强度 T 5.1221

0==r I μB 上述过程中电子的速度v ＜＜c ，故式中m 取电子的静止质量. 15 －20 已知α粒子的静质量为6.68×10

－27 kg ，求速率为5 000 km·s －

1的α粒子的德布罗意波长.

分析 在本题及以后几题求解的过程中，如实物粒子运动速率远小于光速(即v ＜＜c )或动能远小于静能(即E k ＜＜E 0 )，均可利用非相对论方法处理，即认为0m m ≈和k E m p 022=.

解 由于α粒子运动速率v ＜＜c ，故有0m m = ，则其德布罗意波长为 nm 1099.150-?===v

m h p h λ 15 －21 求动能为1.0eV 的电子的德布罗意波的波长.

解 由于电子的静能MeV 512.0200==c m E ，而电子动能0E E k <<，故有()2/102k E m p =，则其德布罗意波长为

()

nm 23.122/10===k E m h p h λ

15 －22 求温度为27 ℃时，对应于方均根速率的氧气分子的德布罗意波的波长.

解 理想气体分子的方均根速率M

RT 3=

2v .对应的氧分子的德布罗意波长 nm 1058.232-?====MRT

h N m h p h λA 2v 15 －23 若电子和光子的波长均为0.20nm ，则它们的动量和动能各为多少？

分析 光子的静止质量m 0 ＝0，静能E 0 ＝0，其动能、动量均可由德布罗意关系式 E ＝hν，λ

h p =求得.而对电子来说，动能pc c m c m c p E E E k <-+=-=20420220.本题中因电子的()()MeV 512.0keV 22.60E pc <<，所以0E E k << ，因而可以不考虑相对论效应，电子的动能可用公式0

2

2m p E k =计算. 解 由于光子与电子的波长相同，它们的动量均为

1-24s m kg 1022.3???==-λ

h p 光子的动能 eV 22.6===pc E E k

电子的动能 eV 8.3720

2

==m p E k 讨论 用电子束代替可见光做成的显微镜叫电子显微镜.由上述计算可知，对于波长相同的光子与电子来说，电子的动能小于光子的动能.很显然，在分辨率相同的情况下(分辨率∝1/λ)，电子束对样品损害较小，这也是电子显微镜优于光学显微镜的一个方面.

15 －24 用德布罗意波，仿照弦振动的驻波公式来求解一维无限深方势阱中自由粒子的能量与动量表达式.

分析 设势阱宽度为a ，当自由粒子在其间运动时，根据德布罗意假设，会形成两列相向而行的物质波.由于波的强度、波长相同，最终会形成驻波，相当于两端固定的弦驻波，且有2

λn a =，其中n ＝1，2，3，….由德布罗意关系式p

h λ=和非相对论情况下的动能的关系式m p E k 22=即可求解.其结果与用量子力学求得的结果相同.虽然推导不甚严格，但说明上述处理方法有其内在的合理性与科学性，是早期量子论中常用的一种方法，称为“驻波法”.

解 根据分析，势阱的自由粒子来回运动，就相当于物质波在区间a 内形成了稳定的驻波，由两端固定弦驻波的条件可知，必有2

λn a =，即 n a λ2=

(n ＝1，2，3，…) 由德布罗意关系式p

h λ=，可得自由粒子的动量表达式 a nh λh p 2==

(n ＝1，2，3，…) 由非相对论的动量与动能表达式m

p E 22

=，可得自由粒子的能量表达式 2

2

28m a p n E = (n ＝1，2，3，…) 从上述结果可知，此时自由粒子的动量和能量都是量子化的.

15 －25 电子位置的不确定量为5.0×10－2 nm 时，其速率的不确定量为多少？

分析 量子论改变了我们对于自然现象的传统认识，即我们不可能对粒子的行为做出绝对性的断言.不确定关系式h p x x ≥ΔΔ严格的表述应为π

4ΔΔh p x x ≥就是关于不确定性的一种量子规律.由上述基本关系式还可引

出其他的不确定关系式，如h L ≥ΔΔ (Δφ为粒子角位置的不确定量，ΔLφ

为粒子角动量的不确定量)，

h t E ≥ΔΔ(Δt 为粒子在能量状态E 附近停留的时间，又称平均寿命，ΔE 为粒子能量的不确定量，又称能级的宽度)等等，不论是对粒子行为做定性分析，还是定量估计(一般指数量级)，不确定关系式都很有用.

解 因电子位置的不确定量Δx ＝5 ×10－2nm ，由不确定关系式以及x v ΔΔm p x =可得电子速率的不确定量

1-7s m 1046.1ΔΔ??==x

m h x v 15 －26 铀核的线度为7.2 ×10

－15m .求其中一个质子的动量和速度的不确

定量. 分析 粒子的线度一般是指它的直径，由于质子处于铀核内，因此铀核的半径r 可视为质子位置的不确定量，由不确定关系式可得质子动量和速度的不确定量.

解 对质子来说，其位置的不确定量m 103.6m 2

102.7Δ15-15

?=?=-r ，由不确定关系式h p r ≥ΔΔ以及v ΔΔm p =，可得质子动量和速度的不确定量分别为

r

h p ΔΔ=＝1.84 ×10－19 kg· m·s －1 m

p ΔΔ=v ＝1.10 ×108 m·s －1 15 －27 一质量为40 g 的子弹以1.0 ×103 m·s －1 的速率飞行，求：(1)其德

布罗意波的波长；(2) 若子弹位置的不确定量为0.10mm ，求其速率的不确定量.

解 (1) 子弹的德布罗意波长为

v

m h λ=＝1.66 ×10－35m (2) 由不确定关系式以及x v ΔΔm p x =可得子弹速率的不确定量为

x

m h m p x ΔΔΔ==v ＝1.66 ×10－28 m·s －1 讨论 由于h 值极小，其数量级为10－34 ，故不确定关系式只对微观粒子才

有实际意义，对于宏观物体，其行为可以精确地预言.

*15 －28 试证：如果粒子位置的不确定量等于其德布罗意波长，则此粒子速度的不确定量大于或等于其速度.

证 由题意知，位置不确定量λ=x Δ，由不确定关系式可得λh x h p =≥ΔΔ，而m

p ΔΔ=v ，故速度的不确定量 m

p λ=≥m h v Δ ，即v v ≥Δ 15 －29 氦氖激光器所发红光波长为λ＝6 328×10

－10 m ，谱线宽度Δλ＝10－18 m ，求：当这种光子沿x 轴方向传播时，它的x 坐标的不确定量有多大？ 分析 光子亦具有波粒二象性，所以也应满足不确定关系，本题首先应根据不确定关系式导出一个光子坐标的不确定量与其状态(λ和Δλ) 之间的关系式.

解 沿x 轴方向传播的激光的动量为

λ

h p x =

两边微分可得动量不确定量大小为 λλh p x ΔΔ2=

式中Δλ即为谱线宽度，根据不确定关系得

λ

λp h x x ΔΔΔ2

== 代入已知数据可得其坐标的不确定量Δx ＝4×105 m ＝400km .式中λ

λΔ2为相干长度(即波列长度)，该式说明激光光子坐标的不确定量就是波列长度.由于波列长度很大，因而激光是相干性极好的新型光源.

15 －30 已知一维运动粒子的波函数为

()???<≥=-0,

00,x x Axe x ψx λ 式中λ＞0，试求：(1) 归一化常数A 和归一化波函数；(2) 该粒子位置坐标的概率分布函数(又称概率密度)；(3) 在何处找到粒子的概率最大.

分析 描述微观粒子运动状态的波函数()x ψ，并不像经典波那样代表什么实在的物理量，而是刻画粒子在空间的概率分布，我们用()2

x ψ表示粒子在空间某一点附近单位体积元内出现的概率，又称粒子位置坐标的概率分布函数，由于粒子在空间所有点出现的概率之和恒为1，即

()?=V V x ψ1d 2 (本题为()?∞

∞-=1d 2

x x ψ) ，称为归一化条件.由此可确定波函数中的待定常数A 和被归一化后的波函数，然后针对概率分布函数()2x ψ，采用高等数学中常

用的求极值的方法，可求出粒子在空间出现的概率最大或最小的位置. 解 (1) 由归一化条件()?∞

∞-=1d 2

x x ψ，有 ????∞-∞-∞-∞===+0

03220222022214d d d 0λA x e

x A x e x A x x λx λ 2/32λA = (注：利用积分公式30

22d b y e y by =-∞?) 经归一化后的波函数为

()???<≥=-0,

00,2x x xe λλx ψx λ (2) 粒子的概率分布函数为

()?

??<≥=-0,00,2x x xe λλx ψx λ 式中λ＞0，试求：(1) 归一化常数A 和归一化波函数；(2) 该粒子位置坐标的概率分布函数(又称概率密度)；(3) 在何处找到粒子的概率最大.

分析 描述微观粒子运动状态的波函数()x ψ，并不像经典波那样代表什么

实在的物理量，而是刻画粒子在空间的概率分布，我们用()2

x ψ表示粒子在空间某一点附近单位体积元内出现的概率，又称粒子位置坐标的概率分布函数，由于粒子在空间所有点出现的概率之和恒为1，即

()?=V V x ψ1d 2 (本题为()1d 2

=?∞

∞-x x ψ) ，称为归一化条件.由此可确定波函数中的待定常数A 和被归一化后的波函数，然后针对概率分布函数()2x ψ，采用高等数学

中常用的求极值的方法，可求出粒子在空间出现的概率最大或最小的位置. 解 (1) 由归一化条件

()1d 2=?∞∞-x x ψ，有 14d d d 032

2202220202===+-∞-∞∞-???λA x e x A x e x A x x λx λ

2/32λA =(注：利用积分公式3022d b

y e y by =-∞?) 经归一化后的波函数为

()???<≥=-0,

00,2x x xe λλx ψx λ (2) 粒子的概率分布函数为

()???<≥=-0,

00,42232x x e x λx ψx λ (3)令()()0d d 2=x

x ψ，有()0224223=---x λx λxe λxe λ，得x ＝0，λx 1=和x →∞时，函数()2x ψ有极值.由二阶导数()()

0d d 12==λx x x ψ可知，在λx 1=处，()2

x ψ 有最大值，即粒子在该处出现的概率最大. 15 －31 设有一电子在宽为0.20nm 的一维无限深的方势阱中.(1) 计算电子在最低能级的能量；(2) 当电子处于第一激发态(n ＝2)时，在势阱中何处出现的概率最小，其值为多少？

解 (1) 一维无限深势阱中粒子的可能能量ma h n E n 82

2

= ，式中a 为势阱宽度，当量子数n ＝1 时，粒子处于基态，能量最低.因此，电子在最低能级的能量为

m a

h E 82

1=＝1.51 ×10－18J ＝9.43eV (2) 粒子在无限深方势阱中的波函数为

()x a

n a x ψπsin 2=， n ＝1，2，… 当它处于第一激发态(n ＝2)时，波函数为 ()x a

a x ψπ2sin 2=， 0≤x ≤a 相应的概率密度函数为 ()x a

a x ψπ2sin 222=， 0≤x ≤a 令 ()()

0d d 2=x x ψ，得 0π2cos π2sin π82=a

x a x a 在0≤x ≤a 的范围内讨论可得，当a a a x 4

3,2,4,0=和a 时，函数()2x ψ取得极值.由()()0d d 2>x x ψ可知，函数在x ＝0，x ＝a /2 和x ＝a (即x ＝0，0.10 nm ，0.20 nm)处概率最小，其值均为零.

15 －32 在线度为1.0×10－5m 的细胞中有许多质量为m ＝1.0×10－17 kg

的生物粒子，若将生物粒子作为微观粒子处理，试估算该粒子的n ＝100 和n ＝101的能级和能级差各是多大.

分析 一般情况下，该粒子被限制在细胞内运动，可把粒子视为无限深势阱中的粒子.作为估算， 可按一维无限深方势阱粒子处理，势阱宽度a ＝1.0 ×10－5m.

解 由分析可知，按一维无限深方势阱这一物理模型计算，可得

n ＝100 时，J 1049.583722

2

1-?==ma

h n E n ＝101 时，J 1060.58372222-?==ma

h n E 它们的能级差 J 1011.03712-?=-=E E E Δ 15 －33 一电子被限制在宽度为1.0×10－

10 m 的一维无限深势阱中运动.(1) 欲使电子从基态跃迁到第一激发态，需给它多少能量？ (2) 在基态时，电

子处于x 1 ＝0.090×10－10 m 与x 2 ＝0.110×10－10 m 之间的概率近似为多

少？(3) 在第一激发态时，电子处于x 1′＝0 与x 2′＝0.25×10-10 m 之间的概率为多少？

分析 设一维粒子的波函数为()x ψ，则()2x ψ表示粒子在一维空间内的概率密度， ()x x ψd 2

则表示粒子在x x x d ~+间隔内出现的概率，而

()?2

1d 2

x x x x ψ则表示粒子在21~x x 区间内出现的概率.如21~x x 区间的间隔Δx 较小，上述积分可近似用()x x ψΔ2 代替，其中()2x ψ取1x 和2x 之间

中点位置c 处的概率密度作为上述区间内的平均概率密度.这是一种常用的近似计算的方法.

解 (1) 电子从基态(n ＝1)跃迁到第一激发态(n ＝2)所需能量为

eV 11288Δ2221222

2

12=-=-=ma h n ma h n E E E (2) 当电子处于基态(n ＝1) 时，电子在势阱中的概率密度为

()x a

a x ψπsin 22

=，所求区间宽度21Δx x x -=，区间的中心位置2

21x x x c +=，则电子在所求区间的概率近似为 ()()()3122122121108.32πsin 2Δd 21-?=-??????+?=≈=?x x x x a

a x x ψx x ψp x x (3) 同理，电子在第一激发态(n ＝2)的概率密度为()x a

a x ψ2πsin 22=，则电子在所求区间的概率近似为 ()25.022πsin 2212122='-'??????'+'?=x x x x a

a p 15 －34 在描述原子内电子状态的量子数n ，l ，m l 中，(1) 当n ＝5 时，l 的可能值是多少？ (2) 当l ＝5 时，m l 的可能值为多少？ (3) 当l ＝4 时，n 的最小可能值是多少？ (4) 当n ＝3 时，电子可能状态数为多少？ 分析 微观粒子状态的描述可用能量、角动量、角动量的空间取向、自旋角动量和自旋角动量的空间取向所对应的量子数来表示，即用一组量子数(n ，l ，m l ，s ，ms )表示一种确定状态.由于电子自旋量子数s 恒为1/2，故区别电子状态时只需用4 个量子数即n 、l 、m l 和m s ，其中n 可取大于零的任何整数值，而 l 、m l 和m s 的取值则受到一定的限制，如n 取定后，l 只能为0，l ，…，(n －1)，共可取n 个值；l 取定后，m l 只能为0， ±1，…， ±l ，共可取2l ＋1 个值；而m s 只可取±12 两个值.上述 4 个量子数中只要有一个不同，则表示的状态就不同，因此，对于能量确定(即n 一定)的电子来说，其可能的状态数为2n 2 个.

解 (1) n ＝5 时，l 的可能值为5 个，它们是l ＝0，1，2，3，4

(2) l ＝5时，m l 的可能值为11个，它们是m l ＝0，±1，±2，±3，±4，±5

(3) l ＝4 时，因为l 的最大可能值为(n －1)，所以n 的最小可能值为5

(4) n ＝3 时，电子的可能状态数为2n 2 ＝18

15 －35 氢原子中的电子处于n ＝4、l ＝3 的状态.问：(1) 该电子角动量L 的值为多少？ (2) 这角动量L 在z 轴的分量有哪些可能的值？ (3) 角动量L 与z 轴的夹角的可能值为多少？

放射防护学试题(答案)

放射防护学试题 一、名词解释 1、正当化原则正当化原则是指在进行任何放射性工作时都应当进行代价和利益的分析，只要达到某项目标所获得的效益明显的大于所付出的全部代价就是正当的。 2、时间防护时间防护就是在条件许可的情况下，应尽量减少在辐射场中逗留的时间，使其所受的剂量当量在限值以下或减少所受剂量，确保工作人员的安全。 3、距离防护 距离防护是指：在条件允许的情况下，尽量增大人体与辐射源的距离，减少受照剂量。 4、激发能激发能：处于基态或低激发态的氢原子与具有一定动能的外来电子碰撞，使氢原子发生跃迁，那么外来电子传递给氢电子的能量称为激发能。 5、康普顿效应康普顿效应又称康普顿散射，是射线光子能量被部分吸收而产生散射线的过程。 6、肯定效应 肯定效应以前叫非随机效应，也称确定效应，也就是射线对人体的损害不存在几率性，只要达到一定量的照射，就可以出现一定

程度的损伤。射线会杀死细胞，如果剂量足够大，损失的细胞过多，就会影响组织或器官的功能，肯定效应就发生了。剂量越大损害越严重，担当剂量降到一定水平是，这种损害就不会发生，所以肯定效应是有阈值的 二、填空 1、在辐射剂量与防护工作中，涉及个人的量有：（放射性活度）、（照射量）、（吸收剂 量）、剂量当量和（有效剂量当量）等。 2、x 射线是（德国）物理学家于（1895 年11 月08 日）发现的，第一张x 线片摄于（1895年12月22日），是伦琴夫人手的照片。 3、x 线是电磁波，具有电磁波的共性：（波动性）、（粒子性）。 4、（电离作用）或（激发作用）可以造成人 体的细胞、分子发生结构性变化，引起细胞染 色体的畸变和基因的突变。 5、辐射的遗传效应属于（随机效应），受照剂量越大发生几率（越大）。 6、皮肤Ⅱ度损伤症状为（红斑）、（毛囊 疹）、（水泡），受照剂量在（10Gy）左 右。 7、放射诊疗工作按照诊疗风险和技术难易

光电效应测普朗克常数-实验报告

综合、设计性实验报告 年级 ***** 学号********** 姓名 **** 时间********** 成绩 _________

一、实验题目 光电效应测普朗克常数 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪 四、实验原理 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为 式中，为普朗克常数，它的公认值是= 。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1）式中， 为入射光的频率，m为电子的质量，v为光电子逸出金属表面的初

速度， 为被光线照射的金属材料的逸出功，2 21mv 为从金属逸出的光电子的最 大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位0 U 被称为 光电效应的截止电压。 显然，有 （2） 代入（1）式，即有 （3） 由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。产生光电效应的最 低频率是h W = 0γ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功， 因而 0γ也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强 度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子γ的频率成正比，，将（3）式改写为 （4） 上式表明，截止电压 U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频 率 γγ=时，截止电压 0=U ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率 e h k = 是一 个正的常数： （5）

放射工作人员法规及防护知识培训试题答案

放射工作人员法规及防护知识培训试题 工作单位：__________岗位_______姓名_______评分_______ 一、名词解释（10分每题5分） X线检查的正当化原则：合理应用X射线检查。 X线检查的最优化原则：任何必要的照射应保持在可以合理达到的尽可能低的水平。 二、填空（60分每题5分） 1、《中华人民共和国职业病防治法》自2002年5月1日起施行。 2、“职业病防治法”规定从事接触职业病危害的作业劳动者,用人单位应当按国务院卫生行政部的规定组织上岗前、在岗期间和离岗时的职业健康检查，并将检查结果如实告知劳动者。 3、职业病是指用人单位的劳动者在职业活动中,因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害物质等因素而引起的疾病。 4、《放射诊疗管理规定》中的放射诊疗工作，是指使用放射性同位素、射线装置进行临床医学诊断、治疗和健康检查的活动。 5、新建、改建、扩建放射工作场所的放射防护设施,必须与主体工程同时设计,同时施工,同时投入使用，《放射诊疗许可证》与《医疗机构执业许可证》同时校验。 6、医用诊断X射线机房的总体布局遵循合理、安全、卫生的原则。 7、医用诊断X射线机房应有足够的使用面积，单管头200毫安X机房面积不应小于24平方米；双管头面积不应小于36平方米。 8、根据国家《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》、《医用射线诊断卫生防护标准》规定，放射工作人员连续五年内平均年有效剂量20毫希伏特。

9、为了防止受检者非检查部位受到不必要的照射应做到限制照射野、屏蔽防护、 体位防护。 10、根据卫生部四十六号令《放射诊疗管理规定》，放射诊疗工作按诊疗风险和技 术难易程度分为：放射治疗、核医学、介入放射学、射线影像诊断四类管理。 11、辐射所致的显现在受照者本人身上有害效应称为躯体效应；辐射所致的影响 到受照者后代的有害效应称为遗传效应。 12、放射工作单位必须严格执行国家对放射工作人员个人剂量管理和职业健康管 理的规定 三、问答题：（每题10分） 1、外照射防护的基本方法与措施？ 时间、距离、屏蔽防护。 2、放射工作人员应当具备哪些基本条件？（一）年满18周岁，经职业健康检查，符合放射工作人员的健康要求；（二）具备放射卫生防护和有关法律知识；（三）遵守放射防护法规和规章制度，接受职业健康监护和个人剂量监测管理。 3、医疗机构开展放射诊疗工作，应具备的基本条件？（一）具有经核准登记的医学影像科诊疗科目；（二）具有符合国家相关标准和规定的放射诊疗场所和配套设施；（三）具有质量控制与安全防护专（兼）职管理人员和管理制度，并配备必要的防护用品和监测仪器；（四）产生放射性废气、废液、固体废物的，具有确保放射性废气、废液、固体废物达标排放的处理能力或者可行的处理方案；（五）具有放射事件应急处理预案。

光电效应测普朗克常数-实验报告要点

光电效应测普朗克常数-实验报告要点

综合、设计性实验报告 年级***** 学号********** 姓名**** 时间********** 成绩_________

一、实验题目 光电效应测普朗克常数 二、实验目的 1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律； 2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。 三、仪器用具 ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪 四、实验原理 1、光电效应与爱因斯坦方程 用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象， 爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能 量为 式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626 。 按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程： （1） 式中， 为入射光的频率，m为电子的质量，v为光电子逸出金属表面的初 速度，为被光线照射的金属材料的逸出功， 2 2 1 mv 为从金属逸出的光电子的

最大初动能。 由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。这个相对于阴极为负值的阳极电位0 U 被称为光电效应的截止电压。 显然，有 （2） 代入（1）式，即有 （3） 由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。产生光电效应的最 低频率是h W = 0γ，通常称为光电效应的截止频率。不同材料有不同的逸出功， 因而 0γ也不同。由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强 度成正比。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子γ的频率成正比，，将（3）式改写为 （4） 上式表明，截止电压 U 是入射光频率γ的线性函数，如图2，当入射光的频 率 0γγ=时，截止电压00=U ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率 e h k = 是一 个正的常数： （5） 由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的 γ -0U 曲线，并求出此曲线的 斜率，就可以通过式（5）求出普朗克常数h 。其中 是电子的电 量。

从经典力学到量子力学的思想体系探讨

从经典力学到量子力学的思想体系探讨 一、量子力学的产生与发展 19世纪末正当人们为经典物理取得重大成就的时候，一系列经典理论无法解释的现象 一个接一个地发现了。德国物理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现的热辐射定理。德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设：在热辐射的产生与吸收过程中能量是以 h为最小单位，一份一份交换的。这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性，而且与辐射能量和频率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾，无法纳入任何一个经典范畴。当时只有少数科学家认真研究这个问题。 著名科学家爱因斯坦经过认真思考，于1905年提出了光量子说。1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。 1913年丹麦物理学家玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳定（按经典理论，原子中 电子绕原子核作圆周运动要辐射能量，导致轨道半径缩小直到跌落进原子核，与正电荷中和），提出定态假设：原子中的电子并不像行星一样可在任意经典力学的轨道上运转，稳定轨道的作用量fpdq必须为h的整数倍（角动量量子化），即fpdq＝nh，n称之为量子数。玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射，是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程，光的频率由轨道态之间的能量差△E＝hV确定，即频率法则。这样，玻尔原子理论以它简单明晰的图像解释了氢原子分立光谱线，并以电子轨道态直观地解释了化学元素周期表，导致了72号元素铅的发现，在随后的短短十多年内引发了一系列的重大科学进展。这在物理学史 上是空前的。 由于量子论的深刻内涵，以玻尔为代表的哥本哈根学派对此进行了深入的研究，他们对对应原理、矩阵力学、不相容原理、测不准关系、互补原理。量子力学的几率解释等都做出了贡献。 1923年4月美国物理学家康普顿发表了X射线被电子散射所引起的频率变小现象，即 康普顿效应。按经典波动理论，静止物体对波的散射不会改变频率。而按爱因斯坦光量子说这是两个“粒子”碰撞的结果。光量子在碰撞时不仅将能量传递而且也将动量传递给了电子，使光量子说得到了实验的证明。 光不仅仅是电磁波，也是一种具有能量动量的粒子。1924年美籍奥地利物理学家泡利 发表了“不相容原理”：原子中不能有两个电子同时处于同一量子态。这一原理解释了原子中电子的壳层结构。这个原理对所有实体物质的基本粒子（通常称之为费米子，如质子、中

601-黑体辐射、光电效应、康普顿散射

601--黑体辐射、光电效应、康普顿散射 1. 选择题 1，用频率为ν1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 1；用频率为ν2 的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 2．如果E K 1 >E K 2，那么 (A) ν1一定大于ν2 (B) ν1一定小于ν2 (C) ν1一定等于ν2 (D) ν1可能大于也可能小于ν2． [ ] 2，用频率为ν1的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为I 1，以频率为ν2的单色光照射该金属时，测得饱和电流为I 2，若I 1> I 2，则 (A) ν1 >ν2 (B) ν1 <ν2 (C) ν1 =ν2 (D) ν1与ν2的关系还不能确定． ［ ］ 3，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) λ ≤)/(0eU hc (B) λ ≥)/(0eU hc (C) λ ≤)/(0hc eU (D) λ ≥)/(0hc eU ［ ］ 4，已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是 1.2 eV ，而钠的红限波长是540nm ，那么入射光的波长是 (e =1.60×10-19 C ，h =6.63×10-34 J ·s ) (A) 535nm (B) 500nm (C) 435nm (D) 355nm ［ ］ 5，用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为： (A) 2 E K . (B) 2h ν - E K (C) h ν - E K (D) h ν + E K ［ ］ 6，金属的光电效应的红限依赖于： （A ） 入射光的频率 (B)入射光的强度 (C) 金属的逸出功 (D)入射光的频率和金属的逸出功 [ ] 7，在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的 1.2倍，则散射光光子能量ε 与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 ［ ］ 8，相应于黑体辐射的最大单色辐出度的波长叫做峰值波长m λ，随着温度T 的增高，m λ将向短波方向移动，这一结果称为维恩位移定律。若b =2.897×10-3m k ，则两者的关系经实验确定为： （A ）b T m =λ (B) bT m =λ (C) 4bT m =λ (D) m b T λ= [ ]

光电效应习题(有答案)..

黑体辐射和能量子的理解 一、基础知识 1、能量子 (1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值￡叫做能量子. ⑵能量子的大小：￡= h v ,其中v是电磁波的频率，h称为 普朗克常量.h = 6.63 x 10 -34 J ? S. 2、光子说： (1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子.光子的能量为￡= h V，其中h是普朗克常量，其值为6.63 x 10-34 J ? S. 二、练习 1、下列可以被电场加速的是( B ) A. 光子 B .光电子C. X射线 D.无线电波 2、关于光的本性，下列说法中不正确的是( B ) A. 光电效应反映光的粒子性

B. 光子的能量由光的强度所决定 C. 光子的能量与光的频率成正比 D. 光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份 叫做一个光子 对光电效应实验的理解 一、基础知识(用光电管研究光电效应的规律) 1、常见电路(如图所示) 2、两条线索 (1) 通过频率分析：光子频率高-光子能量大-产生光电子的 最大初动能大. (2) 通过光的强度分析：入射光强度大-光子数目多-产生的

光电子多-光电流大. 3、遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压. ⑵截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种 金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. ⑶逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属 的逸出功. 二、练习 1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5的一束 光照射阴极 P,发现电流表读数不为零. 合上开关，调节滑动变 阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍 不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零. (1)求此时光电子的最大初动能的大小； (2)求该阴极材料的逸出功. 答案(1)0.6 (2)1.9 解析设用光子能量为2.5的光照射时，光电子的最大初动 能为，阴极材料逸出功为W 当反向电压达到U0= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电 子达不到阳极，因此0 = 由光电效应方程知=h V -W 由以上二式得=0.6 , W J= 1.9 .

光电效应实验报告书

光电效应测普朗克常量 姓名：梁智健 学院：材料成型及控制工程166班 学号：5901216163 台号：22 时间：2017-10-16 实验教室：309 【实验目的】 1、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h。 2、了解光电效应规律，加深对光的量子性的理解。 3、学会用作图法处理数据。 4、研究光电管的伏安特性及光电特性。 【实验仪器】 1.光电效应测定仪 2.光电管暗箱 3.汞灯灯箱以及汞灯电源箱。 【实验原理】 1、当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被 物体所吸收，而另一部分则转换 为物体中某些电子的能量，使这 些电子逸出物体表面，这种现象 称为光电效应。在光电效应这一 现象中，光显示出它的粒子性， 所以深入观察光电效应现象，对 认识光的本性具有极其重要的意 义。普朗克常数h是1900年普朗克 为了解决黑体辐射能量分布时提 出的“能量子”假设中的一个普

适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。 1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为v 的光子其能量为h v ?。当电子吸收了光子能量h v ?之后，一部分消耗与电子的逸出功W ，另一部分转换为电子的动能212 m v ?，即爱因斯坦光电效应方程 212m hv mv W =+(1) 2、光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管， K 是光电管阴极，A 为光电管阳 极，G 为微电流计，V 为电压表， E 为电源，R 为滑线变阻器，调 节R 可以得到实验所需要的加 速电位差AK U 。不同的电压AK U ，回路中有不同的电流I 与之对 应，则可以描绘出如图2所示的 AK U -I 伏安特性曲线。 （1）饱和电流的强度与光强成 正比 加速电压AK U 越大，电流I 越大，当AK U 增加到一定值后，电流达到最大值H I ，H I 称为饱和电流，而且H I 的大小只与光强成正比。 （2）遏制电压的大小与照射光的频率成正比 如图3所示，电源E 反向连接，即当加速电压AK U 变为负值时，电流I 会迅速较少，当加速电压AK U 负到一定值Ua 时，电流0I =，这个电压Ua 叫做遏制电压，4所示。 212 a mv e U =?(2)

第四章从经典物理学到量子力学

第四章从经典物理学到量子力学 §4 - 1 从经典物理学到前期量子论 到19世纪末，经典物理学已经建立了比较完整的理论体系。 力学分析力学，存在海王星的预言及其被证实 电磁学麦克氢原子光谱斯韦方程组，预言了电磁波的存在 热力学+统计物理学 量子力学的研究对象：微观粒子。

量子理论的发展轨迹： 能量子：黑体辐射 光量子：光电效应 固体比热 氢原子光谱 一黑体辐射普朗克的能量子假说( 1 ) 热辐射的基本概念 热辐射：一切物体的分子热运动将导致物体向外不断地发射电磁波。这种辐射与温度有关。温度越高，发射的能量越大，发射的电磁波的波长越短。

平衡热辐射或平衡辐射:如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量，则辐射过程达到了平衡。 单色辐射出射度(简称单色辐出度，用)(T M λ表示)：在单位时间内从物体表面单位面积上所辐射出来的，单位波长范围内的电磁波能量，即 λλd )(d )(T M T M =， (4. 1) where d M ( T ):在单位时间内从物体表面单位面积上所辐射出来的，波长在λ 到

λ+d λ 范围内的电磁波能量。 辐射出射度(简称辐出度，在单位时间内从物体表面单位面积上辐射出来的各种波长电磁波能量的总和) ?? ∞==0d )()(d )(λλT M T M T M . (4. 2) 单色吸收比),(T λα和单色反射比),(T λρ：在温度为T 时，物体吸收和反射波长在λ 到λ + d λ 范围内的电磁波能量，与相应波长的入射电磁波能量之比，分别称为该物体的单

色吸收比),(T λα和单色反射比),(T λρ。对于不透明的物体，有 1),(),(=+T T λρλα. (4. 3) ( 2 ) 基尔霍夫定律和黑体 基尔霍夫辐射定律: 对每一个物体来说，单色辐出度与单色吸收比的比值),(/)(T T M λαλ，是一个与物体性质无关(而只与温度和辐射波长有关)的普适函数。即 ),(),()(),()(2211T I T T M T T M λλαλαλλ===Λ, (4. 4)

光电效应习题(有答案)..

黑体辐射和能量子的理解 一、基础知识 1能量子 (1) 普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整^_ 倍.即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的.这个不可再分的最小能量值 ￡叫做能量子. —34 ⑵能量子的大小： 尸h v,其中v 是电磁波的频率，h 称为普朗克常量.h = 6.63X 10 J s ： 2、光子说： 空间传播的光的能量是不连续的，是一份一 ￡= h v 其中h 是普朗克常量，其值为 6.63X 10 二、练习 1、下列可以被电场加速的是 (B A .光子 B .光电子 2、关于光的本性，下列说法中不正确的是( A .光电效应反映光的粒子性 B. 光子的能量由光的强度所决定 C. 光子的能量与光的频率成正比 ) C . X 射线 D .无线电波 B ) D. 光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子 (1)定义：爱因斯坦 提出的大胆假设。内容是: 份的，每一份叫做一个光子.光子的能量为 —34 J S ：

对光电效应实验的理解 、基础知识(用光电管研究光电效应的规律) 1常见电路(如图所示) 2、两条线索 (1) 通过频率分析：光子频率高T光子能量大T产生光电子的最大初动能大. (2) 通过光的强度分析：入射光强度大T光子数目多T产生的光电子多T光电流大. 3、遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c. ⑵截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极 限频率).不同的金属对应着不同的极限频率. (3) 逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功. 二、练习 1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极 P,发现电流表读数不为零.合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表 读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零. (1)求此时光电子的最大初动能的大小； ⑵求该阴极材料的逸出功. 答案(1)0.6 eV (2)1.9 eV 解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km,阴极材料逸出功为W o 当反向电压达到U°= 0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU°= E km 1> - —

辐射防护基础考试题及答案

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课程名称：辐射防护基础班级：__________ 姓名：学号_____ 一、名词解释（2×5=10分） 1.半衰期：放射性母核数目衰变掉一半所需时间，或放射性活度 减弱一半所需时间。 2.同位素：具有相同质子数和不同中子数的同一类元素称为同位 素。 3.松散污染：指该污染用擦拭、清洗等方法可以转移或去除的污 染。 4.感生放射性：稳定的核素吸收一个中子后转变成放射性核素也 就是活化产物，活化产物衰变时产生的放射性称为感生放射性。 5.半厚度：ｒ射线经过ｎ个半厚度的屏蔽层后，其强度将减弱到 原来强度的1/2 n。

二、填空题（1×33=33分）1．填写下列辐射物理量对照表 辐射物理 量吸收剂量剂量当量 放射性活 度 SI单位焦耳·千克-1 （J·kg-1） 焦耳·千克-1 （J·kg-1） 秒-1 SI单位专 名 戈瑞希弗贝可定义式 D = d E /d m H=DQN A=dN/dt 2．外照射防护一般有时间防护、距离防护、屏蔽防护和_源强防护四种方法。 3．根据国标GB8703-88《辐射防护规定》我国将核电厂厂区划分为非限制区、监督区和控制区三个区域。 4．放射性活度是指放射性物质原子在单位时间内发生的___核衰

变的数目___。 5．放射性核素经过2个半衰期后，其量将减少至原来数目的____4_____分之一。 6．工作场所中的放射性物质可通过____食入_____、___吸入______和__伤口进入_______三种途径进入体内形成内照射。 7．辐射防护的目的在于防止______确定性效应_____的发生,并把__随机性____ 的发生率限制到被认为是可以接受的水平。 8．工作场所辐射监测包括____外照射____、____表面污染______、____空气污染___。 9．根据国家辐射防护标准，辐射工作人员5年累积有效剂量应不超过__100___mSv，且任何一年不应超过___50___mSv；眼晶体每年不应超过__150___mSv，皮肤每年不应超过____500_____ mSv。 辐射防护标准中剂量当量限值不包括___天然本底__和____医疗照射______两种照射。 10．表面污染的监测方法一般有两种，分别为__直接测量法___、__间接测量法__。

大学物理实验报告

实验五、光电效应测普朗克常量 普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提 出,其值约为s J h ??=-34 10626069 .6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。 光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子（延迟时间不超过9 10-秒），停止光照，即无光电子产生。传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。 1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。 实验目的 1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律； 2、 掌握用光电管进行光电效应研究的方法； 3、 学习对光电管伏安特性曲线的处理方法、并以测定普朗克常数。 实验仪器 GD-3型光电效应实验仪（GD Ⅳ型光电效应实验仪）

图1 光电效应实验仪 实验原理 1、 光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个 光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子： h εν= (1) 2 12 h mv W ν= + (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。 2、实验原理示意图 图2 图3

光电效应的图像问题

光电效应图像专题 1在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能E K与入射光的频率v的关系如图所示，由实验图象可求出（） (1) (2) A．该金属的逸出功 B．该金属的极限频率 C．单位时间内逸出的光电子数 D．普朗克恒量 2某种金属逸出光电子的虽大初动能E．与入射光频率v的关系如图所示，其中№为极限频率．从图中可以确定的是（bcd ） A．E km与入射光强度成正比 B．图中直线的斜率与昔朗克常量有关 C．光电子的逸出功与入射光频率v无关 D．当v＜v0时，无论入射光强度多大都不会逸出光电子 E．当v＜v0时，只要入射光强度足够强也会逸出光电子 3某金属在光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能E k与入射光频率v的关系如图所示，试求： ①普朗克常量h（用图中字母表示）； ②入射光的频率为3V c时，产生的光电子的最大处动能E k′． ② 普朗克常量为； ②入射光的频率为3V c时，产生的光电子的最大处动能2E． 4某金属逸出的光电子的最大初动能和入射光的频率v变化的 关系图象如图所示，直线与横轴的交点坐标为4.29×1014Hz，与纵轴交点坐标为0.5eV．则下列说法正确的是（）

A．该金属的逸出功为0.5eV B．该金属的极限频率为4.29×1014Hz C．当入射光频率为5.5×1014Hz时，光的强度越大 D．直线的斜率表示普朗克常量h E．该图说明了光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 5用不同频率光照射某一金属发生光电效应时，光电子逸出最大初动能随入射光频率变化的图象如图所示，则图中横、纵轴截距及斜率的物理意义为（） A．斜率为普朗克常数的倒数 B．纵轴截距为逸出功的倒数 C．横轴截距为极限频率 D．横轴截距为极限波长 6美国物理学家密里根在研究光电效应现象时，通过实验的方法测出金属遏止电压Uc，进而得到光电子的最大初动能E k，再结合入射光的频率ν，可以算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图是按照密里根的方法，进行实验得到的某种金属的光电子最大初动能E k与入射光的频率ν的图线．由图可知，这种金属的截止频率为Hz，普朗克常量为 J s． 在某次光电实验中，所用金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所示．则( ) A．普朗克常量数值等于 B．入射光的频率v＞v0时，就会逸出光电子 C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D．入射光的频率恒定时，光电流的大小与入射的强度成正比

医师定期考核试题及答案(放射影像试题)#(精选.)

2014年北京市医师定期考核业务水平测评 （放射专业试卷） 单位：__________________________________________ 姓名：________________ 性别：_________ 身份证号：____________________________________ 分数： 一. 单选题: 每题1分，共50分 1.有关照射防护的叙述，错误的是（） A.受照剂量与受照时间成正比 B.剂量率与离开源的距离的平方成反比 C.最好的防护方法是屏蔽 D.主防护指对散射线照射的屏蔽防护。 E.X线诊断机房的主防护应有2mm铅当量的厚度 2.我国放射卫生防护标准规定，放射工作人员全身均匀照射限值为（） A.5mSv/年 B.50mSv/年 C.100mSv/年 D.150mSv/年 E.200mSv/年 3.下列哪种不是DR优点( ) A . 高空间分辨率 B . 图像锐利度好 C . 放射剂量小 D . 曝光宽容度小 4. 磁共振检查的主要优势是( ) A．密度分辨率高 B．扫描速度快 C．多方位、多参数成像 D．可对心血管进行检查 5. 下列关于静脉肾盂造影的适应症，不正确的是：（） A. 肾脏先天畸形 B. 泌尿系阴性结石 C. 尿路狭窄 D. 严重蛋白尿 E. 不明原因血尿 6.胸部CT增强扫描明显强化的病变常见于( ) A. 肺梗死 B. 结核球

C. 肺囊肿 D. 错构瘤 E. 周围型肺癌 7. 有钙化和脂肪的肺结节是( ) A. 肺结核球 B. 肺癌 C. 硬化性血管瘤 D. 机化性肺炎 E. 错构瘤 8.对于肺结核球最有诊断价值的征象是：( ) A. 卫星灶 B. 结节与胸壁间有线状影 C. 空洞 D. 位于上叶， E. 倍增时间长 9.两侧肺门淋巴结增大首先诊断为( ) A. 结节病 B. 转移瘤 C. 肺癌 D. 淋巴瘤 E. 肺结核 10.引起纵隔和肺门淋巴结肿大的结核病属于：( ) A. 原发型肺结核 B. 血行播散型肺结核 C. 继发性肺结核 D. 肺外结核 E. 纵隔结核 11.蜂窝影见于( ) A.肺间质纤维化 B.小叶中心肺气肿 C.肺炎 D.肺结核 E.以上均可 12.硬膜下血肿：（） A. 源于桥静脉撕裂 B. 位于硬脑膜与蛛网膜之间 C. 在老年人可无明确外伤史 D. 常呈新月形 E. 以上均正确 13.对比剂通常增强不明显的脑肿瘤是：（） A. 低级别星形细胞瘤 B. 生殖细胞瘤 C. 垂体瘤

ht黑体辐射出射度曲线绘制实验报告..

黑体辐射出射度曲线绘制 实验报告 姓名： 学号： 班级：

黑体辐射出射度曲线绘制 一、 实验目的： 学习和巩固黑体辐射定律，验证普朗克辐射定律、斯蒂芬—玻尔兹曼定律、维恩位移定律；了解单色仪的工作原理及基本结构。 二、 实验内容： 按照实验指导书的要求和步骤操作仿真黑体实验的装置，验证黑体相关定律。 三、 实验设备： WHS-型黑体实验装置，计算机，打印机等。 四、 实验原理： 黑体是一个能完全吸收并向外完全辐射入射在它上面的辐射能的理想物体。黑体的光谱辐射量和温度之间存在精确的定量关系，确定了黑体的温度，就可以确定其他的辐射量，因此黑体辐射定律在辐射度学中起了基准作用，占据十分重要的地位。 自然界中不存在绝对黑体，用人工的的方法可以制成尽可能接近绝对黑体的辐射源。钨的熔点约为3695K ，充气钨灯丝的光谱辐射分布和黑体十分相近，因此可以用来仿真黑体。CIE 规定分布温度2856K 的充气钨丝灯作为标准A 光源，以此实现绝对温度为2856K 的完全辐射题的辐射，即标准照明体A 。本次试验所用的WHS-1黑体实验装置就是以溴钨灯模拟黑体的辐射源，通过改变灯丝的电流来模拟改变黑体的色温。 描述黑体辐射定律的普朗克公式以波长表示的形式为： 1)exp(1),(2510-=T c c T M λλλ (1) 其中第一辐射常数21621m W 107418.32??==-hc c π；第二辐射常数K m 104388.122??==-k hc c ，k 为玻尔兹曼常数，c 为光速。 由于黑体是朗伯辐射体，因此可以得到黑体的光谱辐亮度表示式如下： 1)e x p (1 ),(2510-=T c c T L λπλλ (2)

大学物理 上册(第五版)重点总结归纳及试题详解第十六章 从经典物理到量子物理

第十六章 从经典物理到量子物理 一、基本要求 1. 了解描述热辐射的几个物理量及绝对黑体辐射的两条实验规律。 2. 理解普朗克的“能量子”假设的内容，了解普朗克公式。 3. 理解光电效应和康普顿效应的实验规律，以及爱因斯坦的光子理论对 这两个效应的解释。 4. 理解爱因斯坦光电效应方程；红限概念和康普顿散射公式。 5. 理解光的波粒二象性以及光子的能量，质量和动量的计算。 6. 掌握氢原子光谱的实验规律，理解玻尔氢原子理论的三条基本假设的内容；并由三条假设出发，推导出氢原子的光谱规律。 二、基本内容 1. 黑体辐射 （1）绝对黑体 在任何温度下都能全部吸收照射在其上的任何波长的电磁波的物体，称为绝对黑体。绝对黑体是一种理想模型，其在任何温度下对任何波长入射辐射能的吸收比均为1。 （2）黑体辐射的实验规律 斯特藩-玻尔兹曼定律 40)(T T M σ= 式中)(0T M 为绝对黑体在一定温度下的辐射出射度，σ=5.67×10-8W ·m -2·K -1为斯特藩常量。 维恩位移定律 b T m =λ 式中m λ为相应于)(0T M λ曲线极大值的波长，31089.2-?=b m ·K （3）普朗克的能量子假说 辐射黑体是由原子分子组成的。这些原子和分子的振动可看作线性谐振子，这些谐振子的能量只能是某一最小能量ε的整数倍，即ε，2ε，3ε...，n ε，

物体发射或吸收的能量必须是这个最小单元的整数倍。ε称为能量子，n 为正整数，叫量子数。在黑体辐射理论中，能量子ε=hv ，其中h 是普朗克常量，v 是特定波长的辐射所对应的频率。 （4）普朗克黑体辐射公式 )(0T M λ= 1 1 25 2 -?T k hc e hc λλ π 式中h 为普朗克常量，k 为玻尔兹曼常量，c 为真空中光速。由此公式可推导出斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律，而且在低频和高频情况下可分别化为瑞利-金斯公式和维恩公式。 2. 光电效应 金属及其化合物在电磁辐射下发射电子的现象称为光电效应。 （1）光电效应的实验规律 ① 单位时间内逸出金属表面的光电子数与入射光强成正比。 ② 光电子的最大初动能随入射光的频率上升而线性增大，与入射光强无关。 ③ 如果入射光的频率低于该金属的红限，则无论入射光的光强多大，都不会使这种金属产生光电效应。 ④ 光电效应是瞬时的。只要入射光的频率大于该金属的红限，当光照射到这种金属表面时，几乎立即产生光电子，而与入射光强无关。 对光电效应经典理论遇到困难，主要表现在三个方面：①光电子最大初动 能问题；②光电效应的红限问题；③发生光电效应的时间问题。 （2）爱因斯坦的光子理论 爱因斯坦认为光束是以光速c 运动的粒子流 ，其中每一个粒子携带的能量为hv ，这些粒子称为光量子。光子具有波粒二象性。 光子的能量 hv ε= 光子的动量 λ h p = 其中ε，p 表示光子的粒子性；v ，λ表示光子的波动性。 光子的质量 2 2hv h m c c c ε λ = = = 光子的静止质量 00m =

医用放射防护学试题及答案大全

放射防护理论题库 一、单项选择题 1、开展放射治疗工作的，应当具有一定的人员条件，下列说法中不正确的是：( ) A．具有中级以上专业技术职务任职资格的放射肿瘤医师； B．具有病理学、医学影像学专业技术人员； C．具有大学本科以上学历或中级以上专业技术职务任职资格的医学物理人员； D．具有中级以上专业技术职务任职资格的放射治疗技师和维修人员。 2、开展核医学工作的，应当具有一定的人员条件，下列说法中不正确的是：( ) A．具有中级以上专业技术职务任职资格的核医学医师； B．具有病理学、医学影像学专业技术人员； C．具有大学本科以上学历或中级以上专业技术职务任职资格的技术人员或核医学技师；D．具有中级以上专业技术职务任职资格的核医学维修人员。 3、开展介入放射学工作的，应当具有一定的人员条件，下列说法中不正确的是：( ) A．具有大学本科以上学历或中级以上专业技术职务任职资格的放射影像医师； B．具有放射影像技师； C．具有相关内、外科的专业技术人员； D．具有专门的维修人员。 4、医疗机构设置放射诊疗项目，应当向卫生行政部门申请，下列说法不正确的是：( ) A．开展放射治疗、核医学工作的，向省级卫生行政部门申请办理； B．开展介入放射学工作的，向市级卫生行政部门申请办理； C．开展X射线影像诊断工作的，向县级卫生行政部门申请办理； D．同时开展不同类别放射诊疗工作的，向具有高类别审批权的卫生行政部门申请办理。 5、某市级医疗机构一台CT机状态检测不合格，在等待维修期间，一县级医院联系转让。县级医院将CT机迁至本院后请厂家维修，然后投入使用。该案例中，说法正确的是：( )

黑体辐射实验

实验十 黑体辐射实验 实验者：头铁的小甘 引言： 任何物体，只要温度大于绝对零度，就会向周围发生辐射，这称为温度辐射。 黑体是指能够完全吸收所有外来辐射的物体，处于热平衡时，黑体吸收的能量等 于辐射的能量，由于黑体具有最大的吸收本领，因而黑体也就具有最大的辐射本 领。这种辐射是一种温度辐射，辐射的光谱分布只与辐射体的温度有关，而与辐 射方向及周围环境无关。 6000o K 5000o K 4000o K 3000o K 图 1 黑体辐射能量分布曲线 黑体辐射 p lanck 公式 十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者，对黑体辐射进行了 大量实验研究和理论分析，实验测出黑体的辐射能量在不同温度下与辐射波长的 关系曲线如图 1 所示，对于此分布曲线的理论分析，历上曾引起了一场巨大的风 波，从而导致物理世界图像的根本变革。维恩试图用热力学的理论并加上一些特 定的假设得出一个分布公式－维恩公式。这个分布公式在短波部分与实验结果符 合较好，而长波部分偏离较大。瑞利和金斯利用经典电动力学和统计物理学也得 出了一个分布公式，他们得出的公式在长波部分与实验结果符合较好，而在短波 部分则完全不符。如图 2。因此经典理论遭到了严重失败，物理学历史上出现了 一个变革的转折点。 实验原理： Planck 提出：电磁辐射的能量只能是量子化的。他认为以频率ν做谐振动 的振子其能量只能取某些分立值，在这些分立值决定的状态中，对应的能量应该 是某一最小能量的 h ν整数倍，即 E=nh ν,n=1,2,3,…，h 即是普朗克常数。在 此能量量子化的假定下，他推导出了著名的普朗克公式 )() 1(35 1 2--= Wm e C E T C T λλλ

第一讲黑体辐射

量子论 第一讲 黑体辐射 1.热辐射 在上一章中,我们已经提到,开尔文勋爵所说的两朵乌云的第二朵是黑体辐射的实验结果被拔开时，人们发现了近代物理学的两个基础理论的另一个理论即量子力学论. 量子论 由于温度升高而发射能量的辐射源，通常称为热辐射.热辐射体中原子和分子不发生运动状态变化．热辐射能量来自物体的热运动.物体在任何温度下（只要不是绝对零度）都向四周进行热辐射，也从周围吸收这种辐射.热辐射的光谱是连续光谱．一般情况下，热辐射的光谱不仅与辐射源的温度有关，还与它的表面特征有关. 为了定量的描述热辐射与温度和物体特性的关系，首先引入下列概念： (1)辐射出射度(简称辐出度) 温度为T 的热辐射体,在单位间内从单位面积向各个方向辐射出的所有频率的辐射能量.又称为辐射能通量密度. (2)单色辐射出射度 温度为T 的热辐射体, 在单位时间内从单位面积向各个方向所发射的、在某一频率附近的单位间隔内辐射能量（即功率）叫做该物体的单色辐射出射度.单色辐射出射度与温度、频率和物体的表面特性有关. (3)吸收本领 入射到物体上的辐射通量,一部分被物体散射或反射(对透明物体,还会有一部分透射), 其余的为物体所吸收. 2.黑体 热辐射的规律是很复杂的，我们知道，各种物体由于它有不同的结构，因而它对外来辐射的吸收以及它本身 对外的辐射都不相同．但是有一类物体其表面不反射光，它们能够在任何温度下，吸收射来的一切电磁辐射，这类物体就叫做绝对黑体，简称黑体. 绝对黑体是我们研究热辐射时为使问题简化的理想模型.实际 上黑体只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔表面就可以模拟黑体表面.这是因为从外面射来的辐射，经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，才可能有机会射出小孔.因此，在多次反射过程中，外面射来的辐射几乎全部被腔壁吸收.在实验中，可在绕有电热丝的空腔上开一个小孔来实现，正因为实验所用的绝对黑体都是空腔辐射，因此，黑体辐射又称为空腔辐射． 3.黑体的经典辐射定律 1879年，斯忒藩(J ．Stefan ，1835~1893年)从实验观察到黑体的辐出度与绝对温度T 的四次方成正比，即: 4J T σ=