Методические рекомендации и задания для самостоятельной работы по физике разделы (стр. 7 из 8)

(Ответ:

)

4. При нагревании абсолютно черного тела длина волны

, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690 нм до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

(Ответ: 3,63)

5. Найти массу фотона: а) красных лучей света (

);

б) рентгеновских лучей (

); в)

-лучей (

);

6. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны

(Ответ:

)

7. Найти задерживающую разность потенциалов для электронов, вырываемых при освещении калия светом с длиной волны 330 нм.

(Ответ: 1,75 В)

8. Найти длину волны де Бройля для:

а) электрона, движущегося со скоростью 10⁶ м/с;

б) атома водорода, движущегося со средней квадратичной скоростью при температуре 300 К;

в) шарика массой 1 г, движущегося со скоростью 1 см/с.

(Ответ:

)

9. При комптоновском рассеянии энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния

. Найти энергию и импульс рассеянного фотона.

(Ответ:

)

Вопросы к лабораторным работам

I. «Изучение внешнего фотоэффекта»

1. Устройство вакуумного фотоэлемента и фотоумножителя.

2. Как изменится вид вольтамперной характеристики если:

a) не меняя величину светового потока, изменить длину волны падающего света?

b) не меняя длину волны увеличить световой поток?

3. Как объяснить закон Столетова с помощью представления о световых квантах.

4. Почему при отсутствии напряжения на фотоэлементе гальванометр, включенный в его цепь, показывает (малый) ток (при освещении фотокатода)?

5. Как фототок насыщения зависит от освещенности фотокатода?

Задания для самостоятельного решения

I вариант

1. Какую мощность излучения имеет Солнце? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температура поверхности Солнца 5800 К.

2. Найти солнечную постоянную

, т.е. количество лучистой энергии, посылаемой Солнцем в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к солнечным лучам и находящуюся на таком же расстоянии от него, как и Земля. Температура поверхности Солнца 5800 К. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела.

3. На какую длину волны

приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, имеющего температуру 37⁰С?

4. Найти энергию, массу и импульс фотона, если соответствующая ему длина волны

5. Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре 20⁰С. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной скорости.

6. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла 275 нм. Найти минимальную энергию фотона, вызывающего фотоэффект.

-частица движется по окружности радиусом 8,3 мм в однородном магнитном поле, напряженность которого 18,9 кА/м. Найти длину волны де Бройля для

-частицы.

8. Рентгеновские лучи с длиной волны 70,8 пм испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны рентгеновских лучей, рассеянных в направлении

II вариант

1. Какую энергетическую светимость имеет затвердевший свинец? Отношение энергетических светимостей свинца и абсолютно черного тела для данной температуры

2. Мощность излучения абсолютно черного тела 10 кВт. Найти площадь излучающей поверхности тела, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 700 нм.

3. Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 К до 3000 К. Во сколько раз увеличилась при этом его энергетическая светимость? На сколько изменилась длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости? Во сколько раз увеличилась его максимальная спектральная плотность энергетической светимости?

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

5.При какой температуре кинетическая энергия молекулы двух-атомного газа будет равна энергии фотона с длиной волны 589 нм?

6. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла 275 нм. Найти работу выхода электрона из металла, максимальную скорость электронов, вырываемых из металла светом с длиной волны 180 нм, и максимальную кинетическую энергию электронов.

7. Найти длину волны де Бройля для электрона, имеющего кинетическую энергию 10 кэВ.

8. Рентгеновские лучи с длиной волны 20 пм испытывают комптоновское рассеяние под углом 90⁰. Найти изменение

длины волны рентгеновских лучей при рассеянии, а также энергию и импульс электрона отдачи.

III вариант

1. Найти температуру печи, если известно, что излучение из отверстия в ней площадью 6,1 см² имеет мощность 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

2. Какую энергетическую светимость имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 484 нм?

3. Абсолютно черное тело имеет температуру 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на

. До какой температуры охладилось тело?

4. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны

5. Импульс, переносимый монохроматическим пучком фотонов через площадку 2 см² за время 0,5 мин, равен

. Найти для этого пучка энергию, падающую на единицу площади за единицу времени.

6. Найти частоту света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В. Фотоэффект начинается при частоте света

. Найти работу выхода электрона из металла.

7. Найти длину волны де Бройля для атома водорода, движущегося при температуре 293 К с наиболее вероятной скоростью.

ЭЛЕМЕНТЫ АТОМНОЙ ФИЗИКИ

Вопросы к коллоквиуму

1. Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера (стационарное). Статистический характер квантовой механики. Волновая функция, ее свойства. Физический смысл.

2. Собственные значения и собственные функции. Вырождение, кратность вырождения.

3. Атом водорода в теории Бора. Постулаты Бора. Энергетический спектр атома водорода. Закономерности атомных спектров. Серии спектральных линий. Постоянная Ридберга. Термы.

4. Опыт франка и Герца.

5. Недостатки боровской теории.

6. Принцип неопределенностей – фундаментальный закон квантовой механики.

7. Задача о частице в потенциальной яме с бесконечными стенками (одномерной). Энергетический спектр, волновые функции. Принцип соответствия.

8. Частица в потенциальной яме конечной глубины. Потенциальный барьер, туннельный эффект.

9. Атом водорода в квантовой механике. Радиальная волновая функция. Эффективная потенциальная функция. Дискретный и непрерывный энергетический спектр. Финитное и инфинитное движение. Собственные значения и собственные функции. Квантовые числа и их физический смысл. Вырождение. Случайное вырождение в атоме водорода.

10. Пространственное квантование. Эффект Зеемана. Орбитальные механические и магнитные моменты. Орбитальное гиромагнитное отношение. Расщепление спектральных линий в магнитном поле. Снятие вождения по магнитному квантовому числу в магнитном поле