Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения




Скачать 290.44 Kb.
НазваниеМетодические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения
страница1/2
Дата публикации05.07.2013
Размер290.44 Kb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > Физика > Методические указания
  1   2



Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовская-на-Дону государственная академия

сельскохозяйственного машиностроения

Кафедра «Физика»

КВАНТОВАЯ Оптика

Методические указания

к типовому расчету по физике

для студентов 2-го курса технических специальностей

всех форм обучения

Ростов-на-Дону

2006

Составители:

кандидат физико-математических наук, доцент В.А. Ваган

кандидат педагогических наук, доцент И.И. Джужук

кандидат физико-математических наук, доцент В.В. Шегай
УДК 537.8







Оптика: Метод. указания к типовому расчету по физике /РГАСХМ ГОУ, Ростов н/Д, 2006. — 25 с.



Дается необходимый теоретический материал, примеры решения задач и варианты заданий для самостоятельной работы.

Предназначены для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии


Рецензент



кандидат физико-математических наук, доцент




Научный

редактор


кандидат физико-математических наук, доцент


В.А. Ваган







©

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ростовская-на-Дону государственная академия сельскохозяйственного машиностроения, 2006



Содержание
Краткие теоретические сведения ........................................................... 3

Примеры решения задач ......................................................................... 5

Варианты типовых заданий ....................................................................10

Задачи для самостоятельного решения .................................................11

Литература ...............................................................................................24
^ Краткие теоретические сведения

Энергетическая светимость абсолютно черного тела, т. е. энергия, излучаемая в секунду единицей поверхности абсолютно черного тела, определяется по закону Стефана-Больцмана:

R = T4,

где  = 5,6710–8 Вт/(м2К4) — постоянная Стефана-Больцмана; T — абсолютная температура тела.

Если излучающее тело не является абсолютно черным, то энергетическая светимость определяется выражением:

R = kT4,

где k 1 — коэффициент «серости» тела.

Закон смещения Вина. Длина волны m, на которую приходится максимум испускательной способности тела обратно пропорциональна абсолютной температуре тела:

m = b/T,

где b = 2,910–3 мК — постоянная Вина.

Энергия кванта света (фотона): E = h,

где h = 6,62510–34 Джс — постоянная Планка;  — частота света.

Импульс фотона: p = h/c,

где с = 3108 м/с — скорость света в вакууме.
Масса фотона: m = h/c2.

Световое давление определяется выражением:

Р = Е(1+)/с,

где Е — энергия, падающая перпендикулярно на единицу поверхности за единицу времени;  — коэффициент отражения света.

^ Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:



где А — работа выхода электрона из металла; m — масса электрона; v — максимальная скорость вылетевших электронов.

Если v = 0, то ,

где 0 — частота, соответствующая красной границе фотоэффекта.

Максимальная кинетическая энергия электрона связана с задерживающим напряжением:



где e = 1,610–19 Кл — заряд электрона; Uз — задерживающее напряжение.

Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии фотона на свободном электроне определяется формулой:



где  — угол между направлением движения рассеянного фотона с длиной волны / — и налетающего фотона с длиной волны ; m — масса покоя электрона.

Масса тела, движущегося со скоростью v, определяется соотношением:



где m0 — масса покоящегося тела.

При движении тела его масса возрастает.

Полная энергия тела: E = mc2.

Энергия покоящегося тела: E0 = m0c2.

Кинетическая энергия тела: Ек = mc2m0c2.
Примеры решения задач

  1. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 10 кВт. Найти величину излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум его испускательной способности, равна 700 нм.


Дано:

P = 10 кВт = 104 Вт

m = 700 нм = 710–7 м

S = ?
Решение:

По закону смещения Вина: m = b/T.

Отсюда находим температуру излучающей поверхности абсолютно черного тела: T = b/m. (1)

По закону Стефана-Больцмана: R = T4.

С другой стороны R = P/S. (2)

Подставим выражения 1 и 2 в закон Стефана-Больцмана:

P/S = (b/m)4.

Отсюда: S = P(m/ b)4.

Подставим численные значения: S = 104(710–7/2,910–3)4 = 5,9910–4 м2  6 см2.

Ответ: S  6 см2.



  1. ^ Дано:

    1 = 600 нм = 610–7 м

    2 = 1Å = 10–10 м

    Т
    1 = ?

    Т2 = ?
    Определить энергию одного фотона: а) для красного света (1 = 600 нм); б) для жестких рентгеновских лучей (2 = 1). При какой температуре средняя энергия теплового движения (на одну степень свободы) молекул равна энергии указанных фотонов?

Решение:

Энергия фотона определяется по формуле: E = h,

где h = 6,62510–34 Джс — постоянная Планка;  — частота света.

Выразим частоту света через длину волны:  = с/.

Тогда получим: Е = hc/. (1)

На одну степень свободы молекулы идеального газа приходится энергия теплового движения: Е = kT/2, (2)

где k = 1,3810–23 Дж/К — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура газа.

Приравняв 1 и 2 найдем абсолютную температуру:

Т = 2hc/(k). (3)

По формуле 1 вычислим энергию фотона красного света:

Е1 = 6,62510–343108/610–7 = 3,3210–19 Дж.

По формуле 3 вычислим соответствующую температуру идеального газа:

Т1 = 26,62510–343108/(1,3810–23610–7) = 4,8104 К.

По формуле 1 вычислим энергию рентгеновского фотона:

Е2 = 6,62510–343108/10–10 = 19,410–16 Дж.

По формуле 3 вычислим соответствующую температуру идеального газа:

^ Т2 = 26,62510–343108/(1,3810–2310–10) = 2,9108 К.

Ответ: Е1 =3,3210–19 Дж, Т1 = 4,8104 К, Е2 =19,410–16 Дж, Т2 = 2,9108 К.

3. Чему равны минимальная энергия и длина волны фотона, способного рождать электрон—позитронную пару?


Дано:

m = 9,110–31 кг

Е = ?
Решение:

Энергия покоя электрона (и позитрона) равна Ее = mс2.

Энергия фотона должна быть не меньше, чем Е =2 mс2.

Энергия фотона определяется выражением: Е = hc/.

Тогда длина волны равна:  = hc/Е.

Подставим численные значения:

Е = 29,110–31(3108)2 = 1,6410–13 Дж.

 = 6,62510–343108/1,6410–13 = 1,210–12 м = 0,0012 нм.

Ответ: Е =1,6410–13 Дж,  = 0,0012 нм.

4. ^ Фотон с энергией 100 кэВ испытывает комптоновское рассеяние на угол 90. Какова его энергия после рассеяния? Чему равна кинетическая энергия электрона отдачи?


Дано:

Е = 100 кэВ

 = 90

Е/ =?

Ек =?
Решение:




При комптоновском рассеянии длина волны фотона изменяется на величину:  = / –  = h(1 – cos )/mc.

Длина волны рассеянного фотона равна: / =  + h(1 – cos )/mc.

Энергия рассеянного фотона определяется выражением: Е/ = hc//.

Подставим в формулу для энергии рассеянного фотона выражение для / и учтем, что энергия падающего фотона равна Е = hc/.

Получаем выражение для энергии рассеянного фотона:



Учитывая, что cos 90 = 0, получим:



Подставим численные значения:



Запишем закон сохранения энергии для рассеяния фотона на электроне:

Е + mc2 = E/ + Ee,

где mc2 — энергия покоя электрона; Ee — полная энергия электрона после взаимодействия с фотоном.

Кинетическая энергия электрона отдачи равна: Ек = Ee mc2,

или Ек = ЕE/.

Подставим численные значения: Ек = 100 – 84 = 16 кэВ.

Ответ: E/ = 84 кэВ, Ек = 16 кэВ.
5. Наблюдается внешний фотоэффект на фотоэлементе с цезиевым катодом. Длина падающего излучения 0,33 мкм. Работа выхода для цезия равна 1,89 эВ. Найти импульс вылетающего электрона и импульс, получаемый катодом при вылете одного электрона. Электроны вылетают навстречу падающему свету нормально к поверхности катода.


^ Дано:

 = 0,33 мкм

А
= 1,89 эВ

pe = ?

pк = ?


Решение:

Система, состоящая из фотона, электрона и кристаллической решетки, является замкнутой. До взаимодействия импульс системы равен импульсу фотона , после взаимодействия — импульсу электрона и кристаллической решетки .

По закону сохранения импульса: = + .

В проекции на ось, направленную перпендикулярно катоду по световому пучку: рф = – pe + pк.

Импульс фотона равен рф = h/. Импульс электрона связан с его кинетической энергией: , которую, в свою очередь, можно выразить из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта .

Возвращаясь к закону сохранения импульса, найдем импульс кристаллической решетки:

,


Импульс вылетевшего электрона равен:

,



Ответ: pe = 7,3610–25 кгм/с, pк = 7,3810–25 кгм/с.

6. Монохроматический свет ( = 663 нм) параллельным лучом падает нормально на зеркальную плоскую поверхность. Поток излучения равен 0,6 Вт. Определить: а) силу давления света на поверхность; б) число фотонов, ежесекундно падающих на поверхность.


^ Дано:

 = 663 нм

N
= 0,6 Вт

F = ?

n = ?
Решение:

Сила светового давления равна произведению светового давления р на площадь поверхности S:

.

С учетом того, что коэффициент отражения от зеркальной поверхности =1, получим:



Произведение ES определяет энергию, переносимую через данную площадку в единицу времени, то есть поток излучения: N = ES.

Поэтому:



Поток излучения равен произведению числа фотонов n, падающих на поверхность в единицу времени, на энергию одного фотона:



Ответ: F = 410–9 Н, n = 21018 с–1.

7. Чему равна максимальная длина волны фотона. Необходимого для рождения пары частица—античастица?


Дано:

m

 = ?

Решение:

Для рождения пары частица — античастица необходим фотон, энергия которого определяется выражением: E = 2mc2.

Энергия фотона равна: E = hc/.

Получим: hc/ = 2mc2

Ответ:

^ Варианты типовых заданий

Номер

варианта

Номера задач

1

1

26

51

76

101

2

2

27

52

77

102

3

3

28

53

78

103

4

4

29

54

79

104

5

5

30

55

80

105

6

6

31

56

81

106

7

7

32

57

82

107

8

8

33

58

83

108

9

9

34

59

84

109

10

10

35

60

85

110

11

11

36

61

86

111

12

12

37

62

87

112

13

13

38

63

88

113

14

14

39

64

89

114

15

15

40

65

90

115

16

16

41

66

91

116

17

17

42

67

92

117

18

18

43

68

93

118

19

19

44

69

94

119

20

20

45

70

95

120

21

21

46

71

96

121

22

22

47

72

97

122

23

23

48

73

98

123

24

24

49

74

99

124

25

25

50

75

100

125

^ Задачи для самостоятельного решения

  1. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке равен 0,2 мм, длина спирали 5 см. При включении лампочки в цепь напряжением 220 В через лампочку течет ток 0,31 А. Найти температуру спирали, если все выделяющееся в нити тепло теряется в результате лучеиспускания. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела считать равным 0,31.

  2. Мощность теплового излучения поверхности Земли в космос принимается равной 9110–4 Вт/см2. Какова температура абсолютно черного тела, имеющего ту же мощность излучения? Каков коэффициент «серости» тела, если при температуре 15 С (средняя температура поверхности Земли) оно имеет ту же мощность излучения?

  3. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке равна 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре равно 0,3. Найти величину излучающей поверхности спирали.

  4. Вольфрамовая нить накаливается в вакууме током 1 А до температуры 1000 К. При каком значении тока нить накалится до 3000 К? При расчете пренебречь потерями энергии вследствие теплопроводности подвесов нити и обратным излучением окружающих тел.

  5. Найти мощность теплового излучения Солнца через площадку 1 см2, перпендикулярную к солнечным лучам и находящуюся на поверхности Земли. Температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Расстояние от Солнца до Земли равно 1,51011 м, радиус Солнца — 6,95108 м.

  6. Вольфрамовая нить диаметром 0,1 мм соединена последовательно с другой вольфрамовой нитью такой же длины. Нити накаливаются в вакууме электрическим током, причем первая нить имеет температуру 2000 К, а вторая — 3000 К. Каков диаметр второй нити?

  7. Найти мощность, получаемую от Солнца горизонтальным участком Земли площадью 500 м2. Высота Солнца над горизонтом равна 30. температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Расстояние от Солнца до Земли 1,51011 м, радиус Солнца — 6,95108 м. Сравнить со случаем, когда солнечные лучи падают перпендикулярно на поверхность Земли.

  8. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 10 кВт. Найти величину излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум его излучательной способности, равна 700 нм.

  9. При охлаждении абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, изменилась с 400 до 600 нм. Во сколько уменьшилась при этом энергетическая светимость тела?

  10. При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум его излучающей способности, изменилась от 700 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

  11. Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 3000 К. Во сколько раз увеличилась при этом его энергетическая светимость? На сколько изменилась при этом длина волны, на которую приходится максимум его излучательной способности?

  12. Как изменилось бы общее количество энергии, излучаемой Солнцем, если бы одна половина его поверхности немного охладилась, а другая на столько же нагрелась? Ответ обосновать.

  13. Абсолютно черное тело находится при температуре 2900 К. В результате остывания этого тела длина волны, на которую приходится максимум его излучательной способности, изменилась на 9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

  14. Какую мощность надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом 2 см, чтобы поддерживать его температуру на 30 выше температуры окружающей среды? Считать, что тепло выделяется только вследствие излучения.

  15. Найти температуру печи, если из отверстия в ней размером 6,1 см2 излучается в одну секунду 8,28 кал. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела (1 кал = 4,19 Дж).

  16. Какое количество энергии излучает Солнце в одну минуту? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К, радиус Солнца — 6,95108 м.

  17. Какое количество энергии излучает один квадратный сантиметр поверхности затвердевающего свинца в одну секунду? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно черного тела для данной температуры считать равным 0,6. Температура плавления свинца равна 327,5 С.

  18. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности равна 0,6 м2.

  19. Раскаленная металлическая поверхность площадью 10 см2 излучает в одну минуту 4104 Дж энергии. Температура поверхности равна 2500 К. Каково было бы излучение этой поверхности, если бы она была абсолютно черной? Каково отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре?

  20. Найти мощность излучения с квадратного сантиметра поверхности абсолютно черного тела, если известно, что его максимальная излучательная способность приходится на длину волны 484 нм.

  21. Чему равны длины волн, соответствующие максимуму излучательной способности, если источником служит: 1) спираль электрической лампочки (Т = 3000 К); 2) поверхность Солнца (Т = 6000 К); 3) атомная бомба, в которой в момент взрыва развивается температура Т = 109 К?

  22. На какую длину волны приходится максимум излучательной способности абсолютно черного тела, имеющего температуру, равную температуре человеческого тела (36,6)?

  23. Поверхность тела нагрета до температуры 1000 К. Затем одна половина этой поверхности нагревается на 100 К, а другая охлаждается на 100 К. Во сколько раз изменится энергетическая светимость этого тела?

  24. Зачерненный шарик остывает от 27 до 20 С. На сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму его излучательной способности?

  25. Интенсивность солнечного излучения вблизи Земли за пределами атмосферы равна 1,35103 Дж/(м2с). Считая, что Солнце излучает как абсолютно черное тело, определить температуру его поверхности. Расстояние от Земли до Солнца равно 1,51011 м.

  26. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны 520 нм?

  27. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны 500 нм?

  28. Какую частоту и длину волны должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя протона.

  29. Какую энергию должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?

  30. При какой температуре кинетическая энергия молекулы двухатомного газа будет равна энергии фотона с длиной волны 600 нм?

  31. Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре 20 С. За скорость молекулы принять ее среднеквадратичную скорость. Молярная масса водорода равна 2 г/моль.

  32. Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы кислорода при температуре 50 С. За скорость молекулы принять ее среднеквадратичную скорость. Молярная масса кислорода равна 32 г/моль.

  33. Интенсивность солнечного света, достигающего поверхности Земли, составляет 1300 Вт/м2. Какому количеству фотонов, падающих на 1 см2 за 1 с, соответствует эта величина? При вычислениях примите среднюю длину световой волны равной 550 нм.

  34. Электрическая лампа мощностью 100 Вт испускает 3 % потребляемой энергии в виде света (средняя длина волны 550 нм) равномерно по всем направлениям. Сколько фотонов видимого света попадает за 1 с в зрачок наблюдателя (диаметр зрачка равен 4 мм), находящегося на расстоянии 10 км от лампы?

  35. Чему равны импульс и эффективная масса рентгеновского фотона с длиной волны 0,1 нм?

  36. Найти массу фотона для: 1) красных лучей света ( = 700 нм); 2) рентгеновских лучей ( = 25 пм); 3) гамма-лучей ( = 1,24 пм).

  37. Определить энергию, массу и импульс фотона, если соответствующая ему длина волны равна 1,6 пм.

  38. Импульс, переносимый монохроматическим пучком фотонов через площадку 2 см2 за 0,5 мин., равен 310–4 гсм/с. Найти для этого пучка фотонов энергию, падающую на единицу площади в единицу времени в СИ.

  39. Чему равна энергия и масса фотона с длиной волны: 1) 400 нм; 2) 700 нм; 3) фотонов, генерируемых радиостанцией на частоте 100 МГц?

  40. Чему равна самая короткая длина волны рентгеновского излучения, испускаемого при соударении электронов с экраном телевизора, работающего при ускоряющем напряжении 30 кВ?

  41. Если релятивиская масса фотона равна 10–15 г, то каков его импульс (в СИ)? Чему равна его длина волны?

  42. Связь энергии с длиной волны фотона удобно записывать в виде:  = k/E. Найдите численное значение постоянной k, если длина волны измеряется в ангстремах, а Е — в электрон-вольтах.

  43. Пороговая чувствительность сетчатки человеческого глаза к желтому свету составляет 1,710–18 Вт. Какому числу ежесекундно падающих на сетчатку фотонов это соответствует? Длину волны принять равной 580 нм.

  44. Какова длина волны (в ангстремах) фотона с энергией 1 МэВ?

  45. Сколько квантов содержит 0,1 мкДж излучения с длиной волны 1 мкм?

  46. Мощность источника света с длиной волны 750 нм равна 4,5 Вт. Сколько фотонов в секунду испускает этот источник?

  47. Считая, что средняя длина волны излучения лампочки равна 1200 нм, найти число фотонов, испускаемых ею в единицу времени. Мощность лампочки 100 Вт.

  48. Мощность точечного источника монохроматического света равна 10 Вт на длине волны 500 нм. На каком максимальном расстоянии этот источник будет замечен человеческим глазом, если глаз реагирует на световой поток 60 фотонов в секунду? Диаметр зрачка равен 0,5 см.

  49. Какому числу фотонов излучений с длинами волн 1 мкм и 2 пм соответствует энергия 1 эрг? (1 эрг = 10–7 Дж).

  50. Мощность, рассеиваемая в виде излучения во всех направлениях лампочкой карманного фонарика равна 1 Вт, средняя длина волны излучения — 1 мкм. Сколько фотонов проходит за секунду через площадку 1 см2, расположенную на расстоянии 10 км от лампочки перпендикулярно лучам?

  51. При падении света с длиной волны 230 нм на металл ток в цепи с фотоэлементом падает до нуля при обратном напряжении 1,64 В. Чему равна работа выхода электрона из этого металла?

  52. Определить максимальную скорость электрона, вылетевшего из цезия при освещении светом с длиной волны 400 нм. Работа выхода электрона из цезия равна 1,9 эВ.

  53. На медный шарик падает свет, длина волны которого равна 0,165 мкм (ультрафиолет). До какого потенциала зарядится шарик, если работа выхода электрона из меди равна 4,5 эВ?

  54. Найти частоту света, вырывающего с поверхности металла электроны, полностью задерживающиеся потенциалом в 3 В. Фотоэффект для этого металла начинается при частоте падающего света 61014 Гц.

  55. Найти величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равна 330 нм. Работа выхода электрона из калия равна 2 эВ.

  56. При фотоэффекте на платиновой поверхности величина задерживающего напряжения равна 0,8 В. Найти: 1) длину волны применяемого излучения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект. Работа выхода электрона из платины равна 5,3 эВ.

  57. Кванты света с энергией 4,6 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода 4,5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

  58. Длина волны падающего на цезиевый катод излучения равна 0,25 мкм. Работа выхода для цезия — 1,9 эВ. Найти импульс вылетающего электрона и импульс, получаемый катодом при каждом вылете электрона. Электроны вылетают навстречу падающему свету нормально к поверхности катода.

  59. Определить постоянную Планка h, если известно, что фотоэлектроны, вырываемые с поверхности некоторого металла светом с частотой 2,21015 Гц, полностью задерживаются обратным потенциалом 6,6 В, а вырванные светом с частотой 4,61015 Гц — потенциалом 16,5 В.

  60. Определить наибольшую длину световой волны, при которой может иметь место фотоэффект: 1) для платины (работа выхода — 5,3 эВ); 2) для цезия (работа выхода — 1,9 эВ).

  61. Для цезия работа выхода электрона равна 1,9 эВ. Какова максимальная длина волны света, который способен выбивать из металла электрон с кинетической энергией 2 эВ?

  62. Работа выхода для бария равна 2,48 эВ. Чему равна максимальная кинетическая энергия электронов, если на металл падает свет с длиной волны 480 нм? Чему равна скорость вылетевших электронов?

  63. Пороговая длина волны для испускания электронов с данной поверхности равна 380 нм. Чему будет равна максимальная кинетическая энергия испущенных с поверхности электронов, если длина волны падающего света изменится и станет равной: 1) 480 нм; 2) 280 нм?

  64. Найти красную границу фотоэффекта для лития (работа выхода равна 2,4 эВ), натрия (работа выхода 2,3 эВ).

  65. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм. Чему равно минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект?

  66. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм. Найти: 1) работу выхода электрона из металла; 2) максимальную скорость электронов, вырванных из металла светом с длиной волны 180 нм; 3) максимальную кинетическую энергию электронов.

  67. Какова предельная разность потенциалов между пластинкой вольфрама и стенами лаборатории (землей), если пластинку освещать светом с длиной волны 200 нм (ультрафиолет)? Работа выхода электрона из вольфрама равна 7,710–19 Дж.

  68. Под действием рентгеновских лучей пластинка цинка зарядилась так, что разность потенциалов между ней и «землей» достигла значения 1500 В. Каков знак заряда пластинки? Какова длина волны рентгеновского излучения? Работа выхода для цинка равна 3,74 эВ.

  69. До какого максимального потенциала зарядится цинковая пластинка, если она будет облучаться монохроматическим светом с длиной волны 324 нм? Работа выхода электрона из цинка равна 3,74 эВ.

  70. Найти постоянную Планка, если фотоэлектроны, вырываемые с поверхности некоторого металла светом с частотой 1,21015 Гц, задерживаются потенциалом 3,1 В, а вырванные светом с длиной волны 125 нм — потенциалом 8,1 В.

  71. Свет с какой длиной волны следует направить на поверхность цинка (красная граница равна 0,35 мкм), чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равной 2000 км/с?

  72. Какую максимальную скорость имеют электроны, вырванные из натрия (красная граница фотоэффекта равна 0,68 мкм) светом с длиной волны 0,5 мкм?

  73. Какую максимальную скорость могут получить вырванные из калия электроны (работа выхода равна 2 эВ) при облучении светом с длиной волны 0,42 мкм?

  74. Свет какой частоты следует направить на поверхность платины (работа выхода равна 6,3 эВ), чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 1500 км/с?

  75. Работа выхода для цинка 5,610–19 Дж. Возникнет ли фотоэффект под действием излучения с длиной волны 0,45 мкм?

  76. В эффекте Комптона фотон с длиной волны 0,1 нм претерпевает лобовое столкновение со свободным электроном и отбрасывает его в направлении своего движения. Рассеянный фотон движется в обратном (относительно фотона) направлении. Определите: 1) кинетическую энергию электрона; 2) длину волны рассеянного фотона.

  77. Найдите энергию рентгеновского фотона, если при комптоновском рассеянии его на угол 45 длина волны рассеянного фотона равна 0,5 Å.

  78. Фотон с длиной волны  сталкивается с покоящимся свободным электроном. После соударения длина волны фотона равна ́, а направление его движения меняется на противоположное. Чему равна кинетическая энергия электрона после соударения? Ответ выразите через  и ́.

  79. Какова была длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом 60 длина волны рассеянного излучения оказалась равной 0,25 Å?

  80. Рентгеновские фотоны с длиной волны 0,2 Å испытывают комптоновское рассеяние под углом 90. Найти: 1) изменение длины волны фотона при рассеянии; 2) кинетическую энергию электрона отдачи.

  81. Энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и кинетической энергией электрона отдачи. Угол рассеяния равен 90. Найти энергию и импульс рассеянного фотона.

  82. Энергия рентгеновского фотона равна 0,6 Мэв. Найти кинетическую энергию электрона отдачи, если известно, что длина волны рентгеновского излучения после комптоновского рассеяния изменилась на 20 %.

  83. Рентгеновские лучи с длиной волны 70,8 пм испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны рентгеновских лучей, рассеянных в направлениях: 1) 90; 2) 180.

  84. Длина волны первичного рентгеновского излучения 0,71Å. Найдите длины волн излучения, рассеянного под углами 45, 90 и 135 на свободных электронах.

  85. Энергия фотонов падающего излучения 20 кэВ. Какая часть энергии фотона передается электрону при комптоновском рассеянии на угол 30?

  86. Энергия падающего фотона распределяется между рассеянным фотоном и электроном отдачи при комптоновском взаимодействии в пропорции 2:1. Угол рассеяния равен 180. Найдите длины волн падающего и рассеянного фотонов.

  87. Найдите частоту рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения под углом 90 длина волны рассеянного излучения оказалась равной 0,71 Å.

  88. Энергия рентгеновского фотона равна 20 кэВ. Найдите кинетическую энергию электрона отдачи и энергию рассеянного фотона, если длина волны при рассеянии изменилась на величину, равную комптоновской длине волны электрона.

  89. Рентгеновские фотоны с энергией 20 кэВ рассеиваются под углом 60. найдите изменение частоты фотона при рассеянии, энергию электрона отдачи.

  90. Какова частота рентгеновского излучения, рассеянного на угол 45, 90, 135? Энергия фотонов падающего излучения равна 20 кэВ.

  91. Найдите импульс фотонов, рассеянных на угол 45, 60, 90, если энергия фотонов падающего излучения была равной 50 кэВ.

  92. Найти энергию рентгеновского фотона, если при комптоновском рассеянии его на угол 60 длина волны рассеянного фотона стала равна 1 Å.

  93. Чему была равна частота рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии его под углом 45 длина волны рассеянного излучения стала равной 0,5 Å?

  94. Рентгеновские фотоны с длиной волны 0,4 Å испытывают комптоновское рассеяние под углом 135. Найти изменение частоты фотона при рассеянии.

  95. Фотон с энергией 25 кэВ рассеивается под углом 30. Найти изменение частоты фотонов при рассеянии.

  96. Фотон с длиной волны 0,2 Å испытывает комптоновское рассеяние под углом 180. Найти частоту рассеянного фотона и кинетическую энергию электрона.

  97. Найти изменение длины волны и импульс фотонов, рассеянных под углами 30, 120, если энергия падающих фотонов равна 40 кэВ.

  98. Длина волны рентгеновского фотона равна 0,1 Å. Какая часть энергии фотона передается электрону при комптоновском рассеянии на угол 45?

  99. На сколько процентов уменьшится частота рентгеновских фотонов с длиной волны 0,1 Å при комптоновском рассеянии под углами 30, 60, 90, 180?

  100. Найдите импульс и энергию фотонов, рассеянных на угол 45, 90, если энергия фотонов падающего излучения была равной 20 кэВ.

  101. Чему равны энергии и длины волн двух фотонов, возникающих при аннигиляции электрон-позитронной пары? Электрон и позитрон первоначально покоятся.

  102. Чему равна полная кинетическая энергия электрон-позитронной пары, образованной фотоном с энергией 3,6 МэВ?

  103. Чему равна минимальная энергия фотона, необходимая для рождения пары + — ? Масса каждого мюона в 207 раз больше массы электрона. Чему равна длина волны такого фотона?

  104. Фотон образует электрон—позитронную пару. Кинетическая энергия каждой частицы равна 435 кэВ. Чему равны энергия и длина волны фотона?

  105. Предположим, что при аннигиляции электрон—позитронной пары образовалось три фотона. Если они наблюдаются в системе отсчета, связанной с покоящейся электрон—позитронной парой, то чему равны возможные значения энергии фотонов?

  106. Чему равна максимальная длина волны фотона, необходимого для рождения электрон—позитронной пары?

  107. Монохроматический пучок света ( = 490 нм), падая нормально на поверхность, производит давление 510–8 Па. Сколько квантов света падает ежесекундно на единицу площади этой поверхности? Коэффициент отражения света равен 0,25.

  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания к типовому расчету для студентов 2 курса технических...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания к практическим занятиям по дисциплине «Программирование...
...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические рекомендации по изучению курса для студентов всех форм обучения Тверь 2006
«Мировой экономики» предназначены для студентов экономических специальностей всех форм обучения. Методические рекомендации содержат:...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания по выполнению курсовой работы студентов всех...
Методические указания по выполнению курсовой работы студентов всех форм обучения, специальностей спо

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания предназначены для студентов всех форм обучения...
Методические указания подготовлены на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания к курсовой работе
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей: 270105 ”Городское строительство и хозяйство”,...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...
Математика. Интегральное исчисление [Текст]+[Электронный ресурс]: методические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconПравоведение
Программа и методические указания к выполнению контрольной работы и подготовке к экзамену (зачету) для студентов всех направлений...

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания по организации самостоятельной работы для студентов...
Методические указания предназначены студентам заочной формы обучения всех специальностей Вогту

Методические указания к типовому расчету по физике для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Управление маркетингом: Метод указ к курсов работе для студ всех форм обуч всех спец./Сост. Ю. В. Данильченко, А. А. Муратов; Сибгау.;...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов