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在玻尔的原子结构理论中,氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光,波长可以用巴耳末-里德伯公式
1
λ
=R(
1
k
2
-
1
n
2
)来计算,式中λ为波长,R为里德伯常量,n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数,对于每一个k,有n=k+1、k+2、k+3……其中,赖曼系谱线是电子由n>1的轨道跃迁到k=1的轨道时向外辐射光子形成的,巴耳末系谱线是电子由n>2的轨道跃迁到k=2的轨道时向外辐射光子形成的。
(1)如图所示的装置中,K为一金属板,A为金属电极,都密封在真空的玻璃管中,S为石英片封盖的窗口,单色光可通过石英片射到金属板K上。实验中:当滑动变阻器的滑片位于最左端,用某种频率的单色光照射K时,电流计G指针发生偏转;向右滑动滑片,当A比K的电势低到某一值Uc(遏止电压)时,电流计G指针恰好指向零。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验,若用赖曼系中波长最长的光照射时,遏止电压的大小为U1;若用巴耳末系中n=4的光照射金属时,遏止电压的大小为U2.金属表面层内存在一种力,阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来,必须克服这种阻碍做功,使电子脱离某种金属所做功的最小值,叫做这种金属的逸出功。已知电子电荷量的大小为e,真空中的光速为c,里德伯常量为R,试求:
a.赖曼系中波长最长的光对应的频率v1
b.普朗克常量h和该金属的逸出功W0
(2)光子除了有能量,还有动量,动量的表达式为p=
h
λ
(h为普朗克常量)。请你推导光子动量的表达式p=
h
λ

【答案】(1)a、赖曼系中波长最长的光对应的频率为
3
c
R
4

b、普朗克常量为
16
e
U
1
-
U
2
9
e
R
,该金属的逸出功
1
3
e(U1-4U2);
(2)光子动量的表达式推导过程见解析。
【解答】
【点评】
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发布:2024/11/2 8:0:1组卷:118引用:1难度:0.4
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