Физика. Задания ч.3. doc. 1. интерференция света основные формулы и законы

• Название: 1. интерференция света основные формулы и законы
• Дата: 07.04.2023
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: Физика. Задания ч.3. doc.doc
• Тип: Закон; #1044981
• страница: 3 из 9

Задания

3.1. Максимум спектральной плотности энергетической светимости Солнца приходится на длину волны 0,48 мкм. Считая, что Солнце излучает как чёрное тело, определить температуру его поверхности и мощность, излучаемую его поверхностью.

А.[6,04 кК; 4,58·10²⁶ Вт] В.[604 К; 458 Вт]

С.[6,04 мТ; 4,58·10²³ Вт] D.[6,04 мкТ; 4,58 Вт]

3.2. Определить количество теплоты, теряемой 50 см² поверхности расплавленной платины за 1 мин, если поглощательная способность платины 0,8. Температура плавления платины равна 1770^оС.

А.[237 кДж] В.[237 Дж] С.[237 мДж] D.[237 мкДж]

3.3. Определите, во сколько раз необходимо уменьшить темпера­туру чёрного тела, чтобы его энергетическая светимость ослабилась в 16 раз.

А.[в 2 раза] В.[в 3 раза] С.[в 4 раза] D.[в 5 раз]

3.4. Энергетическая светимость чёрного тела равна 10 кВт/м². Определите длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.

А.[4,47 мкм] В.[44,7 мкм] С.[0,447 мкм] D.[447 мкм]

3.5. Определите, как и во сколько раз изменится мощность излучения чёрного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с 720 нм до 400 нм.

А.[увеличилась в 10,5 раз] В.[уменьшилась в 10,5 раз]

С.[увеличилась в 105 раз] D.[уменьшилась в 105 раз]

3.6. Чёрное тело находится при температуре 3000 К. При остывании тела длина волны, соответствующая максимуму энергетической светимости, изменилась на 8 мкм. Определите температуру, до которой тело охладилось.

А.[323 К] В.[323ºС] С.[3230 К] D.[32,3ºС]

3.7. Чёрное тело нагрели от температуры 600 К до 2400 К. Определите: 1) во сколько раз увеличилась его энергетическая светимость; 2) на сколько уменьшилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.

А.[1) в 256 раз; 2) на 3,62 мкм] В.[1) в 25,6 раз; 2) на 36,5 мкм]

С.[1) в 2,56 раз; 2) на 3,62 мкм] D.[1) в 0,256 раз; 2) на 3,62 мм]

3.8. В результате нагревания чёрного тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с 2,7 мкм до 0,9 мкм. Определите, во сколько раз увеличилась: 1) энергетическая светимость тела; 2) максимальная спектральная плотность энергетической светимости тела.

А.[1) в 81 раз; 2) в 243 раза] В.[1) в 8,1 раз; 2) в 24,3 раза]

С.[1) в 9 раз; 2) в 24,3 раза] D.[1) в 81 раз; 2) в 2,43 раза]

3.9. Считая никель чёрным телом, определите мощность, необходимую для поддержания температуры расплавленного никеля 1453ºС неизменной, если площадь его поверхности равна 0,5 см². Потерями энергии пренебречь.

А.[25,2 Вт] В.[25,2 кВт] С.[2,25 Вт] D.[52,5 Вт]

3.10. Металлическая поверхность площадью 15 см², нагретая до температуры 3000 К, излучает в одну минуту 100 кДж. Определите: 1) энергию, излучаемую этой поверхностью, считая её чёрной; 2) отношение энергетических светимостей этой поверхности и чёрного тела при данной температуре.

А.[1) 413 кДж; 2) 0,242] В.[1) 413 Дж; 2) 0,424]

С.[1) 413 мДж; 2) 2,42] D.[1) 41,3 Дж; 2) 0,422]

3.11. Принимая Солнце за чёрное тело и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны 500 нм, определите: 1) температуру поверхности Солнца; 2) энергию, излучаемую Солнцем в виде электромагнитных волн за 10 мин; 3) массу, теряемую Солнцем за это время вследствие излучения.

А.[1) 5,8 кК; 2) 2,34·10²⁹Дж; 3) 2,6·10¹² кг]

В.[1) 58 кК; 2) 23,4·10²⁹ Дж; 3) 2,6·10¹³ кг]

С.[1) 580 К; 2) 2,34·10³⁰ Дж; 3) 26·10¹² кг]

D.[1) 5800^оС; 2) 234·10²⁹ Дж; 3) 2,6·10^-12 кг]

3.12. Мощность излучения чёрного тела равна 34 кВт. Найти температуру этого тела, его поверхность равна 0,6 м².

А.[1000 К] В.[1000^оС] С.[100^оС] D.[100 кК]

3.13. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке равна 2450 К. Отношение её излучения к излучению чёрного тела при данной температуре равно 0,3. Найти величину излучающей поверхности спирали.

А.[4·10^-5м²] В.[4·10^-3м²] С.[4·10^-6м²] D.[4·10^-5см²]

3.14. Мощность излучения чёрного тела равна 10⁵ кВт. Найти величину излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, равна 700 нм.

А.[14,4 см²] В.[144 см²] С.[14,4 м²] D.[1,44 см²]

3.15. Найти, какое количество энергии с одного квадратного сантиметра поверхности в одну секунду излучает чёрное тело, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны 4840 Å.

А.[7350 Дж] В.[735 Дж] С.[735 кДж] D.[73,5 кДж]

3.16. В каких областях спектра лежат длины волн, соответствующие максимуму спектральной плотности энергетической светимости, если в качестве источника света взять: 1) спираль электрической лампочки (Т=3000 К); 2) поверхность Солнца (Т=6000 К); 3) атомная бомба, имеющая в момент взрыва около 10 млн. градусов. Излучение считать близким к излучению чёрного тела.

А.[1) 1 мкм; 2) 500 нм; 3) 2,9 Å] В.[1) 10 мкм; 2) 500 мкм; 3) 2 Å]

С.[1) 10 нм; 2) 5000 нм; 3) 30 Å] D.[1) 1 мкм; 2) 500 Å; 3) 2,9 мкм]

3.17. На сколько процентов увеличится энергетическая светимость чёрного тела, если его температура увеличится на 1%?

А.[на 4%] В.[на 1%] С.[на 3%] D.[на 2%]

3.18. Красная граница фотоэффекта для цезия 6530 Å. Определите скорость фотоэлектронов при облучении цезия светом длиной волны 4000Å.

А.[6,5·10⁵ м/с] В.[6,5·10⁴ м/с] С.[6,5·10³ м/с] D.[6,5·10² м/с]

3.19. Определите работу выхода электронов из натрия, если «красная граница» фотоэффекта равна 5000 Å.

А.[2,49 эВ] В.[24,9 эВ] С.[249 эВ] D.[0,249 эВ]

3.20. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при задерживающем напряжении 3,7 В.

А.[1,14 Мм/с] В.[1,14 мм/с] С.[1,14 км/с] D.[1,14 м/с]

3.21. «Красная граница» фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект.

А.[2,49 эВ] В.[24,9 эВ] С.[249 эВ] D.[0,249 эВ]

3.22. Калий освещается монохроматическим светом с длиной волны 400 нм. Определите наименьшее задерживающее напряжение, при котором фототок прекратится. Работа выхода электронов из калия равна 2,2 эВ.

А.[0,91 В] В.[9,1 В] С.[91 В] D.[0,91 мВ]

3.23. «Красная граница» фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом с длиной волны 400 нм.

А.[1) 2,49 эВ; 2) 468 км/с ] В.[1) 24,9 эВ; 2) 468 м/с]

С.[1) 2,49 Дж; 2) 468 км/с] D.[1) 24,9 Дж; 2) 0 468 м/с]

3.24. Длина волны падающего света 400 нм, задерживающее напряжение равно 1,2 В. Определите «красную границу» фотоэффекта.

А.[652 нм] В.[652 Мм] С.[65,2 нм] D.[652 мм]

3.25. Задерживающее напряжение для платиновой пластины (работа выхода 6,3 эВ) составляет 3,7 В. При тех же условиях для другой пластины задерживающее напряжение равно 5,3 В. Определите работу выхода электронов из этой пластины.

А.[4,7 эВ] В.[47 эВ] С.[4,7 Дж] D.[47 Дж]

3.26. Фотоны с энергией 5 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода 4,7 эВ. Определите максимальный импульс, предаваемый поверхности этого металла при вылете электрона.

А.[2,96·10^-25 кг·м/с] В.[2,96·10^-24 кг·м/с]

С.[2,96·10²⁵ кг·м/с] D.[2,96·10²⁴ кг·м/с]

3.27. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка (работа выхода 4 эВ), при облучении излучением с длиной волны 2,47 пм.

А.[259 Мм/с] В.[259 мм/с] С.[259 км/с] D.[259 м/с]

3.28. Фотоэффект для некоторого металла начинается при частоте падающего света 6·10¹⁴ Гц. Задерживающее напряжение равно 3 В. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) частоту применяемого излучения.

А.[1) 2,48 эВ; 2) 1,32·10¹⁵ Гц] В.[1) 24,8 эВ; 2) 13,2·10¹⁵ Гц]

C.[1) 2,48 Дж; 2) 1,32·10¹⁴ Гц] D.[1) 24,8 Дж; 2) 13,2·10¹⁴ Гц]

3.29. Определите постоянную Планка, если известно, что фотоэлектроны, вырываемые с поверхности некоторого металла светом с частотой 2,2·10¹⁵ Гц, полностью задерживаются напряжением 6,6 В, а вырываемые светом с частотой 4,6·10¹⁵ Гц – напряжением 16,5 В.

А.[6,6·10^-34 Дж·с] В.[6,5·10^-34 Дж·с]

С.[6,7·10^-34 Дж·с] D.[6,4·10^-34 Дж·с]

3.30. При освещении катода вакуумного фотоэлемента светом с длиной волны 310 нм фототок прекращается при некотором задерживающем напряжении. При увеличении длины волны на 25% задерживающее напряжение оказывается меньше на 0,8 В. Определите по этим данным постоянную Планка.

А.[6,61·10^-34 Дж·с] В.[6,51·10^-34 Дж·с]

С.[6,71·10^-34 Дж·с] D.[6,41·10^-34 Дж·с]

3.31. Давление света с длиной волны 500 нм на зачернённую поверхность, расположенную перпендикулярно падающим лучам, равно 0,12 мкПа. Определите число фотонов, падающих ежесекундно на 1 м² поверхности.

А.[9,05·10¹⁹] В.[9,05·10²⁰] С.[9,05·10²¹] D.[9,05·10¹⁸]

3.32. На идеально отражающую поверхность площадью 5 см² за время 3 мин нормально падает монохроматический свет, энергия которого 9 Дж. Определите световое давление, оказываемое на поверхность.

А.[667 нПа] В.[667 пПа] С.[667 мкПа] D.[667 мПа]

3.33. Определите давление света на стенки электрической 150-ваттной лампочки, принимая, что вся потребляемая мощность идёт на излучение и стенки лампочки отражают 15% падающего на них света. Считать лампочку сферическим сосудом радиуса 4 см.

А.[28,6 мкПа] В.[28,6 мПа] С.[28,6 нПа] D.[28,6 Па]

3.34. Давление света с длиной волны 500 нм на зачернённую поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на поверхность площадью 10 см² за 1 с.

А.[4,52·10¹⁷] B.[4,52·10¹⁸] С.[4,52·10¹⁹] D.[4,52·10²⁰]

3.35. На поверхность площадью 100 см² ежеминутно падает 63 Дж световой энергии. Определите величину светового давления в случаях, когда поверхность: 1) полностью отражает все лучи; 2) полностью поглощает все падающие на неё лучи.

А.[1) 7·10^-7 Па; 2) 3,5·10^-7 Па] В.[1) 3,5·10^-7 Па; 2) 7·10^-7 Па]

В.[1) 7·10^-5 Па; 2) 3,5·10^-5 Па] D.[1) 3,5·10^-5 Па; 2) 7·10^-5 Па]

3.36. Пучок света с длиной волны 4900 Å, падая нормально на поверхность, производит давление 5·10^-6 Па. Сколько квантов света падает ежесекундно на единицу площади этой поверхности? Коэффициент отражения света равен 0,25.

А.[2,9·10²¹] В.[2,9·10²²] С.[2,9·10²³] D.[2,9·10²⁴]

3.37. На идеально отражающую плоскую поверхность нормально падает свет с длиной волны 0,55 мкм. Мощность излучения составляет 0,45 Вт. Определите: 1) число фотонов, падающих на поверхность за время 3 с; 2) силу давления, испытываемую этой поверхностью.

А.[1) 3,73·10¹⁸; 2) 3 нН] В.[1) 3,73·10¹⁹; 2) 3 мН]

С.[1) 3,73·10²⁰; 2) 3 мкН] D.[1) 3,73·10²¹; 2) 3 нН]

3.38. На зеркало с идеально отражающей поверхностью 1,5 см² падает нормально свет от электрической дуги. Определите импульс, полученный зеркалом, если плотность потока световой энергии, падающей на него, равна 10 Вт/см², а продолжительность освещения 1 с.

А.[10^-7 кг·м/с] В.[10^-8 кг·м/с] С.[10^-9 кг·м/с] D.[10^-5 кг·м/с]

3.39. Поток излучения с длиной волны 5000 Å падает нормально на плоскую зеркальную поверхность и давит на неё с силой 10^-8 Н. Определите число фотонов, ежесекундно падающих на эту поверхность.

А.[3,78·10¹⁸] В.[3,78·10¹⁹] С.[3,78·10²⁰] D.[3,78·10²¹]

3.40. Рентгеновские лучи с длиной волны 0,708 Å испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найдите длину волны рентгеновских лучей, рассеянных в направлении: 1) ; 2) .

А.[1) 0,732 Å; 2) 0,756 Å] В.[1) 0,756 Å; 2) 0,732 Å]

C.[1) 0,024 Å; 2) 0,048 Å] D.[1) 0,732 нм; 2) 0,756 нм]

3.41. Какова длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом 60º длина волны рассеянного излучения оказалась равной 2,54·10^-7 м?

А.[0,242 Å] В.[0,242 нм] С.[0,242 пм] D.[0,242 м]

3.42. Рентгеновские лучи с длиной волны 0,2 Å испытывают комптоновское рассеяние под углом 90º. Определите: 1) изменение длины волны рентгеновских лучей при рассеянии; 2) энергию электрона отдачи; 3) импульс электрона отдачи.

А.[1) 0,024 Å; 2) 6,6·10³ эВ; 3) 4,4·10^-23 кг·м/с]

В.[1) 0, 024 м; 2) 6,6·10³ Дж; 3) 4,4·10^-24 кг·м/с]

С.[1) 0,024 нм; 2) 6,6·10² эВ; 3) 4,4·10^-25 кг·м/с]

D.[1) 0,024 пм; 2) 6,6·10² Дж; 3) 4,4·10^-26 кг·м/с]

3.43. В явлении Комптона энергия падающего фотона распределяя­ется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния равен 90º. Определите энергию и импульс рассеянного фотона.

А.[2,6·10⁵ эВ; 9,3·10^-12 кг·м/с] В.[2,6·10⁶ эВ; 9,3·10^-13 кг·м/с]

С.[2,6·10⁷ эВ; 9,3·10^-14 кг·м/с] D.[2,6·10⁸ эВ; 9,3·10^-14 кг·м/с]

3.44. Энергия рентгеновских лучей равна 0,6 МэВ. Определите энергию электрона отдачи, если известно, что длина волны рентгеновских лучей после комптоновского рассеяния изменилась на 20%.

А.[0,1 Мэв] В.[0,01 МэВ] С.[0,1 пэВ] D.[0,1 эВ]

3.45. Фотон с энергией 1,025 МэВ рассеялся на первоначально покоящемся свободном электроне. Определите угол рассеяния фотона, если длина волны рассеянного фотона оказалась равной 2,43 пм.

А.[60º] В.[90º] С.[45º] D.[30º]
4. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ
4.1. Теория атома водорода по Бору
Основные формулы и законы

• 
  Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний)
  

(n = 1, 2, 3,…),

где m_e = 9,1∙ 10^-31 кг – масса электрона, – скорость электрона на n – й орбите, радиус которой равен r_n , h = 6,62 ∙ 10^-34 Дж∙с – постоянная Планка.

• 
  Второй постулат Бора (правило частот)
  

,

где E_n, E_m – энергии стационарных состояний атома соответственно до и после излучения (поглощения), – частота излученного (поглощенного) кванта энергии.

• 
  Обобщенная формула Бальмера, описывающая серии в спектре водорода:
  

,

где – частота спектральных линий в спектре атома водорода;
= 3,29 ∙ 10¹⁵ 1/с - постоянная Ридберга; m – определяет серию линий в спектре атома водорода:

m = 1 - серия Лаймана (расположена в ультрафиолетовой части спектра);

m = 2 - серия Бальмера (расположена в видимой части спектра);

m = 3 - серия Пашена; m = 4 - серия Брэкета; m = 5 - серия Пфунда; m = 6 - серия Хэмфри.

расположены в инфракрасной части спектра

n = m + 1 – определяет отдельные линии соответствующей серии m.

• 
  Радиус n – й орбиты электрона в атоме водорода:
  

,

где ћ = h/2 = 1,055∙10^-34 Дж ∙ с - постоянная Планка; ε_о = 8,85∙10^-12 Ф/м - электрическая постоянная; е = 1,6∙10^-19 Кл – заряд электрона, m_e - масса электрона.

• 
  Энергия n – го стационарного состояния
  

,

где n – номер стационарной орбиты.

• 
  Энергия электрона в атоме водорода:
  

,

где Е_i – энергия ионизации атома водорода.

• 
  Потенциал ионизации
  

• 
  Потенциал возбуждения
  

.