Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100




Скачать 429.46 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100
страница4/5
Дата публикации03.02.2014
Размер429.46 Kb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > Физика > Методические указания
1   2   3   4   5

^ АТОМ БОРА. РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ

Согласно первому постулату Бора движение электрона вокруг ядра возможно только по определенным орбитам, радиусы которых удовлетворяют соотношению

,

где m – масса электрона, к – его скорость на k-й орбите, rkрадиус этой орбиты, hпостоянная Планка, k – любое целое число (квантовое число).

По второму постулату Бора частота излучения , соответствующая переходу электрона с одной орбиты на другую, определяется формулой

,

где n и kномера орбит , Wk и Wnсоответствующие им значения энергии электрона.

Формула, позволяющая найти частоты или длины волн , соответствующие линиям водородного спектра, имеет вид

,

где n и kномера орбит, с – скорость света в вакууме, Rпостоянная Ридберга, равная



Здесь е – заряд электрона, m –его масса, h – постоянная Планка и - электрическая постоянная. Формула, позволяющая найти частоты или длины волн для водородоподобных ионов, имеет вид

,

Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева.

При дифракции рентгеновских лучей имеет место уравнение Вульфа-Брегга

(m=0,1,2,3,…),

где dрасстояние между атомными плоскостями кристалла и - угол между пучком рентгеновских лучей и поверхностью. Кристалла.

Коротковолновая граница 0 – сплошного рентгеновского спектра может быть найдена из соотношения

,

где U – разность потенциалов, приложенная к электродам рентгеновской трубки.

Длины волн рентгеновских характеристических лучей могут быть найдены по формуле Мозли

,

где ^ Z – порядковый номер элемента, из которого сделан антикатод, b – постоянная экранирования.

Интенсивность пучка рентгеновских лучей, прошедших сквозь пластинку толщиной х, определяется формулой

,

где I0 – интенсивность пучка, падающего на пластинку, - линейный коэффициент поглощения. Коэффициент поглощения зависит от длины волны рентгеновских лучей и от плотности вещества. Массовый коэффициент поглощения м связан с линейным коэффициентом соотношением , где - плотность материала.

Поглощение рентгеновских лучей различными веществами можно охарактеризовать так называемым «слоем половинного ослабления», т. е. толщиной пластинки, уменьшающей вдвое интенсивность падающих лучей.
РАДИАКТИВНОСТЬ

Число атомов радиоактивного вещества, распадающихся за время dt, пропорционально числу атомов и определяется соотношением

,

где - постоянная радиоактивного распада. Интегрируя, получим

,

где N1 – число атомов, имеющихся в момент времени t=0, N – число их по истечению времени t.

Период полураспада и постоянная связаны соотношением



Величина, обратная постоянной распада называется средним временем жизни радиоактивного атома.

Если радиоактивный изотоп ^ А помещен в закрытый сосуд и при распаде его образуется радиоактивный изотоп В , то в этом сосуде по истечению времени t число ядер изотопа В определяется по формуле

.

Здесь N – число ядер изотопа А при t=0, и - постоянные распада изотопов А и В соответственно. Если период полураспада изотопа А значительно больше полураспада изотопа В, то последняя формула примет вид

.

При радиоактивном равновесии .

Удельная активность радиоактивного изотопа определяется числом актов распада в единицу времени на единицу массы распадающегося вещества.
^ ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

Энергия связи ядра любого изотопа определяется соотношением



где mразность между массой частиц, составляющих ядро, и массой самого ядра. Очевидно,

,
где ^ Z – порядковый номер изотопа , А – массовое число, mрмасса протона, mn – масса нейтрона и mямасса ядра изотопа. Так как , где mАмасса изтопа и mе – масса электрона , то предыдущее уравнение можно заменить следующим

,

где - масса изотопа водорода и mA – масса данного изотопа.

Изменение энергии при ядерной реакции определяется соотношение

,

где - сумма масс частиц до реакции и - сумма масс частиц после реакции.

Если >, то реакция идет с выделением энергии, если же <, то реакция идет с поглощением энергии.

Примеры решения задач
1. При облучении бериллия (4Ве9) α -частицами возмо­жен захват α -частицы ядром атома бериллия. При этом
испускается нейтрон (0n1). Какое превращение происходит с ядром бериллия?

Решение. Происходящая при этом ядерная реакция состоит в захвате α -частицы ядром бериллия, в результате чего образуется ядро углерода (6С12) и испускается нейтрон. Уравнение ядерной реакции записывается так:

4Ве9 + 2Не6С12 + оn1.
2. Записать следующие ядерные реакции: 1) соуда­рение двух дейтронов между собой, в результате чегообразуются две частицы, более легкая из которых — протон; 2) то же, но более легкая частица — нейтрон; 3) соударение протона с ядром изотопа лития с массовым числом 7 и образование двух α -частиц; 4) соударение дейтрона с ядром алюминия и образование в результате нового ядра и протона.

Решение.

  1. 1H2 + 1H2 1H3 + 1H1; 3) 3Li7 + 1H1 22He4;

  2. 1H2 + 1H22He3+0n1; 4) 18Al27+1H213Al28+1H1.


3. Записать следующие ядерные реакции с участием нейтронов: 1) расщепление - квантом дейтрона на протони нейтрон; 2) захват нейтрона протоном с испусканием -кванта; 3) расщепление -квантом ядра 4Ве9 с образо­ванием двух α -частиц; 4) захват нейтрона ядром изотопа азота с массой 14 с испусканием протона; 5) соударение
ядра бериллия с дейтроном с испусканием нейтрона.

Решение.

  1. 1H2 +  1H1 + 0n1; 4) 7N14 + 0n1 6C14 + 1H1;

  2. 1H1+ 0n1 1H2 + ; 5) 4Ве9 + 1H2 5В10 + 0n1.

  3. 4Be9 + 22He4 + 0n1;


4. Ядро атома имеет объем V, пропорциональный атомному весу А, т. е. V = К А, где K —средний объем, занимаемый одной частицей (протоном или нейтроном), равный 2 •10-44 м3. Определить плотность вещества в ядре атома алюминия. Во сколько раз плотность вещества в ядре атома алюминия больше плотности алюминия?

Решение. По формуле V = К А определим объем ядра атома алюминия:

V = 2 • 10-44 • 27 = 5,4 • 10-43 м3.

Находим массу ядра атома алюминия, состоящего из 13 протонов и 14 нейтронов,

m = (1,00757•13 + 1,00894•14) • 1,66. • 10-24= 4,52 • 10-23 г = 4,52 • 10-26 кг.

Плотность вещества в ядре



Так как плотность алюминия равна 2600 кг/м3, то плотность вещества в ядре атома алюминия больше плот­ности алюминия примерно в

раз.

Задачи

  1. Горизонтальный луч света падает на вертикально расположенное зеркало. Зеркало поворачивается на угол около вертикальной оси. На какой угол повернется отраженный луч?

  2. Радиус кривизны вогнутого сферического зеркала 20см. На расстоянии 30см от зеркала поставлен предмет высотой 1см. Найти положение и высоту изображения. Дать чертеж.

  3. На каком расстоянии получится изображение предмета в выпуклом зеркале радиусом кривизны 40см, если предмет помещен на расстоянии 30см от зеркала? Какой величины получится изображение, если предмет имеет величину 2см? Проверить вычисления, сделав чертеж на миллиметровой бумаге.

  4. Выпуклое сферическое зеркало имеет радиус кривизны 60см. На расстоянии 10см от зеркала поставлен предмет высотой 2см. Найти положение и высоту изображения. Дать чертеж.

  5. В вогнутом сферическом зеркале, радиус кривизны которого 40см, хотят получить действительное изображение 0,5 натуральной величины. Где нужно поставить предмет и где получится изображение?

  6. Величина изображения предмета в вогнутом сферическом зеркале вдвое больше, чем величина самого предмета. Расстояние между предметом и изображением 15см. Определить:1) фокусное расстояние, 2) оптическую силу зеркала

  7. Где будет находится и какой величины будет изображение Солнца, получаемое в сферическом рефлекторе, радиус кривизны которого 16м?

  8. Вогнутое сферическое зеркало с диаметром отверстия 40см имеет радиус кривизны 60см. Найти продольную и поперечную сферическую абберации краевых лучей, параллельных главной оси.

  9. Имеется вогнутое сферическое зеркало с фокусным расстоянием20см. На каком наибольшем расстоянии h от оптической оси должен находится предмет, чтобы продольная сферическая абберация составляла не больше 2% фокусного расстояния?

  10. Луч света падает под углом 30° на плоскопараллельную пластину и выходит из нее параллельно первоначальному лучу. Показатель преломления стекла равен 1,5. Какова толщина d пластинки, если расстояние между лучами равно 1,94см?

  11. Луч света падает под углом i на тело с показателем преломления n . Как должны быть связаны между собой i и n , чтобы отраженный луч был перпендикулярно преломленному?

  12. Показатель преломления стекла равен 1,52. Найти предельный угол полного внутреннего отражения для поверхностей раздела:1) сткло – воздух, 2) вода – воздух, 3) стекло – вода.

  13. В каком направлении пловец, нырнувший в воду, видит заход Солнца?

  14. Монохроматический луч падает нормально на боковую поверхность призмы, преломляющий угол которой равен 40°. Показатель преломления материала призмы для этого луча 1,7. Найти преломляющий угол призмы.

  15. Преломляющий угол равнобедренно призмы равен 10°. Монохроматический луч падает на боковую грань под углом 10°. Найти угол отклонения луча от первоначального направления, если показатель преломления материала призмы 1,6.

  16. Луч белого света падает на боковую поверхность равнобедренной призмы под таким углом, что красный луч выходит из нее перпендикулярно второй грани. Найти отклонения красного и фиолетового лучей от первоначального направления, если преломляющий угол призмы равен 450. Показатели преломления материала призмы для красного и фиолетового лучей соответственно 1,504 и 1,458.

  17. Радиусы кривизны поверхностей двояковыпуклой линзы R1=R2=50см. Показатель преломления материала линзы n=1.5. Найти оптическую силу линзы.

  18. Доказать, что в двояковыпуклой линзе с равными радиусами кривизны и с показателем преломления n=1.5 главные фокусы совпадают с центрами кривизны.

  19. Линза с фокусным расстоянием 16см дает резкое изображение предмета при двух положениях, расстояние между которыми 60см. Найти расстояние от предмета до экрана.

  20. В фокальной плоскости двояковыпуклой линзы расположено плоское зеркало. Предмет находится перед линзой между фокусом и двойным фокусом. Построить изображение предмета.

  21. Лампа, подвешенная к потолку, дает в горизонтальном направлении силу света 60кд. Какой световой поток падает на картину площадью 0,5м2, висящую вертикально на стене в 2м от лампы, если на противоположной стене находится большое зеркало на расстоянии 2м от лампы?

  22. Большой чертеж фотографируют сначала целиком, затем отдельные его детали в натуральную величину. Во сколько раз надо увеличить время экспозиции при фотографировании деталей?

  23. 21марта, в день весеннего равноденствия, на Северной Земле Солнце стоит в полдень под углом 10°.к горизонту. Во сколько раз освещенность площадки, поставленной вертикально, будет больше освещенности горизонтальной площадки?

  24. В полдень во время осеннего и весеннего равноденствия Солнце стоит на экваторе в зените. Во сколько раз в это время освещенность поверхности Земли на экваторе больше освещенности поверхности Земли в Ленинграде? Широта Ленинграда 60°. В центре квадратной комнаты площадью 25м2 висит лампа. Считая лампу точечным источником света, найти на какой высоте от пола должна находится лампа, чтобы освещенность в углах комнаты была наибольшей.

  25. В центре круглого стола диаметром 1,2м имеется настольная лампа из одной электрической лампочки на высоте 40см от поверхности стола. Над центром стола на на высоте 2м от его поверхности висит люстра из четырех таких же лампочек. В каком случае получится бóльшая освещенность на краю стола (и во сколько раз): когда горит настольная лампа или когда горит люстра?.

  26. Предмет при фотографировании освещается электрической лампой , расположенной от него на расстоянии от него 2м. Во сколько раз надо увеличить экспозицию, если эту же лампу отодвинуть на расстоянии 3м от предмета?

  27. Найти освещенность на поверхности Земли , вызываемую нормально падающими солнечными лучами. Яркость Солнца равна

  28. Спираль электрической лампочки с силой света 100кд заключена в матовую сферическую форму диаметром: 1)5см и 2)10см. Найти светимость и яркость лампы в обоих случаях. Потерей света в оболочке колбы пренебречь.

  29. Лампа, в котором светящимся телом служит накаленный шарик диаметром 3мм, дает силу света 85кд. Найти яркость лампы, если сферическая колба лампы сделана: 1) из прозрачного стекла, 2) из матового стекла. Диаметр колбы 6см.

  30. Какую освещенность дает лампа предыдущей задачи на расстоянии 5м при нормальном падении света?

  31. На лист белой бумаги размером нормально к поверхности падает световой поток 120лм. Найти освещенность. Светимость и яркость бумажного листа, если коэффициент рассеяния

  32. Лист бумаги размером освещается светом от лампы силой 100кд, причем на него падает 0,5% всего посылаемого лампой света. Найти освещенность листа бумаги..

  33. Электрическая лампа 100кд посылает во все стороны ежеминутно 122Дж световой энергии. Найти: 1) механический эквивалент света, 2) к.п.д. световой отдачи, если лампа потребляет мощность 100Вт

  34. При фотографировании спектра звезды ε Андромеды было найдено, что линия титана ()смещена к фиолетовому концу спектра на 0,17нм. Как движется звезда относительно Земли?

  35. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый фильтр () заменить красным ()?

  36. В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника света было равно 0,5мм, расстояние до экрана 5м. В зеленом свете получились интерференционные полосы на расстоянии 5мм друг от друга. Найти длину волны зеленого саета.

  37. В опыте Юнга на пути одного из интерферирующих лучей помещалась тонкая стеклянная пластинка, вследствие чего центральная светлая полоса смещалась в положение, первоначально занятой пятой светлой полосы (не считая центральной). Луч падает на пластинку перпендикулярно. Показатель преломления пластинки 1,5. Длина волны 600нм. Какова толщина пластинки?

  38. На мыльную пленку (n=1,33) падает белый свет под углом 45°.При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут окраены в желтый цвет ()

  39. На стеклянный клин падает нормально пучок света (). Угол клина равен 20". Какое число темных интерференционных полос приходится на единицу длинны клина? Показатель преломления стекла равен 1,5.

  40. В опыте с интерферометром Майкельсона для смещения интерференционной картины на 500полос потребовалось переместить зеркало на расстояние 0,161мм. Найти длину волны падающего света.

  41. Найти наибольший порядок спектра для желтой линии натрия , если постоянная дифракционной решетки равна 2мкм.

  42. Определить максимальную и минимальную энергию фотона в ультрафиолетовой серии спектра атома водорода (серии Лаймана).

  43. Найти температуру печи, если известно, что из отверстия в ней размером 6,1см2 излучается в 1 с 8,28кал. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

  44. Какое количество энергии излучает Солнце в 1 мин? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела.Температуру поверхности Солнца принять равной 5800К.

  45. Какое количество энергии излучает 1см2 затвердевшего свинца в 1с? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно черного тела для этой температуры считать равным 0,6.

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

  47. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 10кВт.Найти площадь излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности его энергетической светимости, равна 700нм.

  48. Зачерненный шарик остывает от температуры 27 до 20°С. На сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости?

  49. 1) Найти, на сколько уменьшится масса Солнца за год вследствие излучения. 2) Считая излучение Солнца постоянным, найти, за какое время масса Солнца уменьшится вдвое. Температуру поверхности Солнца принять равной 5800К

  50. Черное тело нагрели от температуры Т1=500К до Т2=2000К. Определить: 1)во сколько раз увеличилась его энергетическая светимость; 2) как изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости.

  51. Черное тело находится при температуре Т1=2900К. при его остывании длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости изменилась на ∆λ=9мкм. Определить температуру Т2 до которой охладилось тело.

  52. Определить работу выхода А электронов из вольфрама, если красная граница фотоэффекта для него

  53. Определить постоянную Планка, если известно, что для прекращения фотоэффекта, вызванного излучением некоторого металла светом с частотой, необходимо приложить задерживающее напряжение U01=6.6B, а светом с частотой - задерживающее напряжение U01=16,5B.

  54. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, при которой его масса равна массе покоя электрона.

  55. Давление монохроматического света с длиной волны 600нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающим лучам, равно 0,1мкПа. Определить число фотонов, падающих на поверхность площадью 10см2 за1с.

  56. Фотон с длиной волны100пм рассеялся под углом 180° на свободном электроне. Определить в электрон-вольтах кинетическую энергию электрона отдачи.

  57. Определить длину волны, соответствующую границе серии Бальмера.

  58. Используя теорию Бора, определить орбитальный магнитный элемент электрона, движущегося по второй орбите атома водорода.

  59. Используя теорию Бора, определить изменение орбитального механического момента электрона при переходе его из возбужденного состояния (n =2) в основное с испусканием фотона с длиной волны λ =1,212 · 10-7 м.

  60. Определить потенциал ионизации атома водорода.

  61. Основываясь на том, что энергия ионизации атома водорода Ei =13,6 эВ, определить второй потенциал возбуждения этого атома.

  62. Основываясь на том, что энергия ионизации атома водорода Ei =13,6 эВ, определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую самой длинноволновой линии серии Лаймана.

  63. Свободная частица движется со скоростью u. Доказать, что выполняется соотношение υфазu=c2.

  64. Электрон движется в атоме водорода по первой боровской орбите. Принимая, что допускаемая неопределенность скорости составляет 1% от ее числового значения, определить неопределенность координаты электрона. Применительно ли в данном случае для электрона понятие траектории?

  65. ψ-Функция некоторой частицы имеет вид ψ= - e r/a, где r – расстояние этой от r силового центра, a-постоянная. Определить среднее расстояние <r> частицы от силового центра.

  66. Записать уравнение Шредингера для стационарных состояний электрона, находящегося в атоме водорода.

  67. Электрон находится в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» шириной l c бесконечно высокими «стенками». Определить вероятность W обнаружения электрона в средней трети «ямы», если электрон находится в возбужденном состоянии (n=2). Пояснить физический смысл полученного результата, изобразив графически плотность вероятности обнаружения электрона в данном состоянии.

  68. Прямоугольный потенциальный барьер имеет ширину 0,1 нм. Определить в электрон-вольтах разность энергий U-E, при которой вероятность прохождения электрона сквозь барьер составит 0,99.

  69. Определить, сколько различных волновых функций соответствует главному квантовому числу n=5.

  70. Построить и объяснить диаграмму, иллюстрирующую расщепление энергетических уровней и спектральных линий (с учетом правил отбора) при переходах между состояниями с l=2 и l=1.

  71. Принимая, что уравнению Шредингера для 1s-состояния электрона в атоме водорода удовлетворяет функция ψ=Ce -r/a (C- некоторая постоянная), показать, что a=h24πε0(me2), равная первому боровскому радиусу. Учесть, что 1s-состояние сферически-симметрично.

  72. Электрон в атоме находится в ƒ-состоянии. Определить: 1) момент импульса (орбитальный )Ll электрона; 2) максимальное значение проекции момента импульса Llzmax на направление внешнего магнитного поля.

  73. Заполненной электронной оболочке соответствует главное квантовое число n=3. Определить число электронов в этой оболочке, которые имеют одинаковые следующие квантовые числа: 1)ms=1/2 и l=2; 2)ms=-1/2 и ml=0.

  74. Минимальная длина волны рентгеновского излучения, получаемого от трубки, работающей при напряжения 50 кВ, равна 24,8 пм. Определить по этим данным постоянную Планка.

  75. Определить самую длинноволновую линию К-серии характеристического рентгеновского спектра, если анод рентгеновской трубки изготовлен из платины. Постоянную экранирования принять равной единице.

  76. Показать, что при малом параметре вырождения распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака переходят в распределения Максвелла-Больцмана.

  77. Определить функцию распределения для электронов, находящихся на энергетическом уровне E, для случая (E-EF)<<kT , пользуясь: 1) статистикой Ферми-Дирака; 2) статистикой Максвелла-Больцмана.

  78. Определить в электрон-вольтах максимальную энергию E фотона, который может возбуждаться в кристалле KCl
1   2   3   4   5

Похожие:

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания и задания по выполнению контрольной работы...
Методические указания предназначены для выполнения контрольных работ студентами-заочниками специальности 1-70 02 01. Изложено содержание...

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания к курсовой работе для студентов специальности...
Методические указания предназначены для использования при курсовом проектировании для студентов специальности 120100

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания к изучению дисциплины и выполнению контрольной...
Методические указания к изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения выполнены в соответствии...

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания по изучению теоретического курса и выполнению...
Методические указания предназначены для студентов специальности 080507 «Менеджмент организации»

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания составлены в соответствии с учебной программой...
Методические указания и задания по выполнению самостоятельной работы для студентов очной формы обучения и контрольной работы для...

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 icon«Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятия»....
Методические указания предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания по выполнению контрольной работы Для студентов, обучающихся по направлению
Брякина, А. В. Институциональная экономика Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов, обучающихся по направлению...

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические рекомендации к выполнению дипломной работы по специальности...
Методические указания предназначены для студентов дневного, вечернего обучения и студентов-заочников Южного Урала, обучающихся по...

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconТовароведение и экспертиза в таможенном деле (продовольственные и...
Методические указания и темы контрольной работы для студентов заочной формы обучения специальности

Методические указания к выполнению контрольной работы №5 по физике для студентов заочников специальности 120100 iconМетодические указания к выполнению контрольной работы для студентов...
Васильев Е. В. Риск-менеджмент в управлении персоналом: Методические указания для студентов II курса специальности 080400 «Управление...

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