第18章 量子物理基础3
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狭义相对论基本假设、洛伦兹变换、狭义相对论时空观 17. 2两火箭A 、B 沿同一直线相向运动,测得两者相对地球的速度大小分别是 =0.9c, v B = 0.8c.则两者互测的相对运动速度大小为:(A) 1.7c ; (B) 0.988c ; (C) 0.95c ;(D) 0.975c.答:B .分析:以 A 为 S ,系,则 w=0.9c, V v =-0.8c,由相对论速度变换关系可知:SAS'爪VB-0.8c-0.9c•0&・・。
.9疽一第十七章相对论17. 1在狭义相对论中,下列说法哪些正确?(1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速,(2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的运动状态而改变的, (3) 在一惯性系中发生于同一时刻,不同地点的两个事件在其它一切惯性系中 也是同时发生的,(4) 惯性系中观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时,会看到这时钟比 与他相对静止的相同时钟走得慢些.(A) (1) (3) (4) ; (B) (1) (2) (4); (C)(2) (3) (4) ;(D) (1)(2)(3).[]答:B. 分析:(1) 根据洛仑兹变换和速度变换关系,光速是速度的极限,所以(1)正确; (2) 由长度收缩和时间碰撞(钟慢尺缩)公式,长度、时间的测量结果都是随 物体与观察者的运动状态而改变的;同时在相对论情况下,质量不再是守恒量,也 会随速度大小而变化,所以(2)是正确的;(3) 由同时的相对性,在S'系中同时但不同地发生的两个事件,在S 系中观察不是同时的。
只有同时、同地发生的事件,在另一惯性系中才会是同时发生的,故排 除⑶;(4) 由于相对论效应使得动钟变慢,故(4)也是正确的。
所以该题答案选(B)所以选(B)17. 3 —宇航员要到离地球5光年的星球去旅行,如果宇航员希望把这路程缩短为3光年,则他乘的火箭相对于地球的速度为:(A)c/2;(B) 3c/5;(C)4c/5;(D) 9c/10. [ ] 答:C.分析:从地球上看,地球与星球的距离为固有长度L。
思考题18-1 把一块表面的一半涂了烟煤的白瓷砖放到火炉内烧,高温下瓷砖的哪一半显得更亮些?参考答案实验表明:一个良好的吸收体也是一个良好的发射体。
也就是说,一个物体吸收辐射的能量越强,那么它的热辐射能力也越强。
辐射本领越强的物体,单位时间内从表面辐射出来的能力越多,它的表面就显得越亮。
瓷砖涂了烟煤的一半在正常情况下更黑,说明比起未涂烟煤的一半,它吸收辐射的能力也更强,相应地,它的辐出度更高,所以在火炉内烧热后应该显得更亮一些。
18-2 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?参考答案从窗口进入的光线在屋里经过多次反射后极少能再从窗口反射出来,所以看起来窗口总是黑的。
这样的窗口就可看作是一个黑体。
18-3 为什么几乎没有黑色的花?参考答案如果花是黑颜色的,表明花对于可见光没有反射,也就是花将可见光波段的能力都吸收了,与其他颜色的花相比,黑色花的温度将更高,这样的花很可能会由于没有及时将能量从其他途径释放掉的机制而枯死。
另外,对于虫媒花来说,黑色是昆虫的视觉盲点,因而无法授粉。
18-4 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?参考答案光电效应方程为2012m c mv eU h A h eU νν==-=- (1)入射光强度的概念:单位时间内单位面积上的光子数乘以每个光子的能量。
如果频率不变,每个光子的能量就不变。
入射光强度增加一倍,意味着入射的光子数增加一倍,从而饱和电流强度将增加一倍。
截止电压不变(设频率不变)。
(2)入射光的频率增加一倍,h ν就增加一倍,每个光子的能量从h ν增加到2h ν。
从光电效应方程可以看出截止电压c U 相应地增加h e ν。
饱和电流的数值不变(因为单位时间入射的光子数密度未变)。
18-5 用一定波长的光照射金属表面产生光电效应时,为什么逸出金属表面的光电子的速度大小不同?参考答案金属中的电子是运动着的,它与金属中的离子有相互作用,不断与离子发生碰撞,导致它的动量发生变化。