Методические рекомендации и задания для самостоятельной работы по физике разделы (стр. 8 из 8)
11. Собственные (спиновые) механические и магнитные моменты. Спиновое гиромагнитное отношение. Спиновые квантовые числа. Ориентация спинов электрона. Опыт Штерна и Герлаха. Принцип Паули. Фермионы и бозоны.
12. Тонкая структура спектральных линий. Спин-орбитальное взаимодействие (элементарная схема).
Задачи к коллоквиуму
1. Найти наименьшую и наибольшую длины волн спектральных линий водорода в видимой области.
(Ответ: 365 нм, 656 нм)
2. Найти период обращения электрона на первой боровской орбите атома водорода и его угловую скорость.
(Ответ:
, 
)3. Найти потенциал ионизации:
а) однократно ионизированного гелия;
б) двукратно ионизированного лития.
(Ответ: 54,5 В; 122,8 В)
4. Электрон, пройдя разность потенциалов 4,9В, сталкивается с атомом ртути и переводит его в первое возбужденное состояние. Какую длину волны имеет фотон, соответствующий переходу атома ртути в нормальное состояние?
(Ответ: 533 нм)
5. Определить длину волны излучения атомов водорода при переходе электронов с четвертой орбиты на вторую. Какому цвету соответствует это излучение?
(Ответ: 485 нм)
6. Ядро изотопа
получилось из другого ядра после последовательных 
- и 
-распадов. Что это за ядро?(Ответ:
)7. Найти постоянную распада радона, если известно, что число атомов радона уменьшается за время 1 сут на 18,2%.
(Ответ:
)8. Положение шарика массы m=1 мг может быть определено с точностью до 2-х мкм. Имеет ли смысл в этом случае практическое значение соотношение неопределенностей при определений скорости шарика?
9. Оценить из соотношения неопределенностей линейные размеры атомов и ядер, полагая величину ∆Е энергии, связанной с неопределенностью импульса электронов в атомах и нуклонов в ядрах, соответственно равными 10 эВ и 1МэВ.
10. Найти ширину потенциальной ямы с бесконечными стенками, если минимальная разность энергии для электронов
.11. Энергия электрона n-ой боровской орбите
. Найти магнитный момент электрона на этой орбите. Найти гиромагнитное отношение.12. При обстреле лития
протонами получается гелий.а) Написать эту реакцию.
б) Сколько энергии освобождается при такой реакции?
в) Считая, что эта энергия поровну распределяется между двумя
-частицами, найти их скорость.Начальную кинетическую энергию протонов и ядер лития принять за нуль.
(Ответ: а)
,б) 17,4 МэВ, в) 
)13. Вычислить дополнительную энергию атома водорода в
состоянии во внешнем магнитном поле Н= 500 кЭрстед.14. При наблюдении эффекта Зеемана в магнитном поле H=100кЭрстед ширина интервала между крайними компонентами некоторой спектральной линии
. Найти длину волны этой линии.15. Атом водорода находится в d состоянии. Найти величину его орбитального магнитного момента и возможные значения его проекции на направление внешнего магнитного поля.
Вопросы к лабораторным работам
I. «Изучение спектра атома водорода»
1. Как вычисляют постоянную Ридберга в этой работе?
2. Как вычислить постоянную Ридберга из теорий Бора для атома водорода?
3. Начертите энергетический спектр атома водорода.
4. Чем определяются состояния s, p,d, f, … и т.д.?
5. Столько и каких ориентации имеет орбитальный механический момент электрона в состоянии d?
6. Какой физический смысл имеет радиус первой боровской орбиты электрона в квантовой теории атома водорода?
Задания для самостоятельного решения
I вариант
1. Найти радиусы трех первых боровских электронных орбит в атоме водорода и скорости электрона на них.
2. Найти потенциал ионизации атома водорода.
3. В каких пределах должна лежать энергия бомбардирующих электронов, чтобы при возбуждении атома водорода ударами этих электронов спектр водорода имел только одну спектральную линию?
4. Найти длину волны де Бройля для электрона, движущегося на первой боровской орбите атома водорода.
5. Воздух, находящийся при нормальных условиях в ионизационной камере объемом 6 см3, облучается рентгеновскими лучами. Мощность экспозиционной дозы рентгеновских лучей 0,48 мР/ч. Найти ионизационный ток насыщения.
6. В какое вещество превращается
после трех последовательных 
-распадов и еще один 
-распад.7. Найти удельную активность урана
.8. Какая доля первоначальной массы радиоактивного изотопа распадается за время жизни этого изотопа?
9.Найти энергию связи ядра атома изотопа лития
, масса =7.01600 а.е.м.II вариант
1. Найти кинетическую, потенциальную и полную энергии электрона на первой боровской орбите.
2. Найти первый потенциал возбуждения атома водорода.
3. В каких пределах должны лежать длины волн монохроматического света, чтобы при возбуждении атома водорода квантами этого света наблюдались три спектральных линии?
4. Найти радиус первой боровской электронной орбиты для однократно ионизированного гелия и скорость электрона на ней.
5. Найти для алюминия толщину
слоя половинного ослабления, для рентгеновских лучей некоторой длины волны. Массовый коэффициент поглощения алюминия для этой волны 5,3 м2/кг.6. Ядра изотопа
претерпевают 
-распад, два -распада и еще один -распад. Какие ядра после этого получаются?7. Найти удельную активность радона
.8. Найти удельную активность искусственно полученного радиоактивного изотопа стронция
.9. Из какой наименьшей массы руды, содержащей 42% чистого урана, можно получить массу 1г радия?
III вариант
1. Найти кинетическую энергию электрона, находящегося на
орбите атома водорода (для 
).2. Найти наибольшую длину волны в ультрафиолетовой области спектра водорода. Какую наименьшую скорость должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами электронов появилась эта линия?
3. Найти минимальную разрешающую способность спектрального прибора, с помощью которого можно разрешить первые пять линий серии Бальмера.
4. В каких пределах должны лежать длины волн монохроматического света, чтобы при возбуждении атомов водорода квантами этого света радиус орбиты электрона увеличился в 9 раз?
5. Найти потенциал ионизации атома водорода, первый потенциал возбуждения, радиус первой боровской орбиты и скорость электрона на этой орбите, длину волны де Бройля для электрона на первой орбите.
6. Во сколько раз уменьшится интенсивность рентгеновских лучей с длиной волны 20 пм при прохождении слоя железа толщиной 0,15 мм? Массовый коэффициент поглощения железа для этой длины волны 1,1 м2/кг.
7. Ядро
образовалось после двух последовательных -распадов. Из какого ядра получился полоний?8. Сколько атомов радона распадается за время 1 сут из N=106 атомов?
9. Найти активность массы 1 мкг полония
. ПРИЛОЖЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
| Гравитационная постоянная |  |
| Скорость света в вакууме |  |
| Ускорение свободного падения |  |
| Постоянная Больцмана |  |
| Число Авогадро |  |
| Элементарный заряд |  |
| Масса электрона |  |
| Масса протона |  |
| Атомная единица массы |  |
| Постоянная Планка |  |
| Постоянная Ридберга |  |
| Боровский радиус |  |
| Комптоновская длина волны электрона |  |
| Магнетон Бора |  |
| Ядерный магнетон |  |
| Постоянная Стефана-Больцмана |  |
| Постоянная Вина |  |
| Энергия связи электрона в атоме водорода |  |
СОДЕРЖАНИЕ
Вопросы для подготовки к экзамену……………………………….4
Электромагнитные волны………………………………………..….7
Геометрическая оптика………………………………………..…….8
Интерференция света……………………………………..………..16
Дифракция света……………………………………………..……..22
Поляризация света……………………………………………...…..27
Квантовая оптика……………………………………………….….31
Элементы атомной физики………………………………………..36
Приложение………………………………………………………...41
Рекомендуемая литература
1. Савельев И.В. «Курс общей физики» т.IV, т.V М.Астрель,2004
2. Ландсберг Г.С. «Оптика» М.Наука, 1976
3. Яворский В.М., Детлаф А.А. «Курс общей физики»
М. Высшая школа, 1989
4. А.Н.Гордеев, А.А. Семенов «Оптика».Москва.РУДН.1974.