РГР № 2 ЗП 021, 022. 1. в опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны

• Название: 1. в опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны
• Дата: 18.04.2023
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: РГР № 2 ЗП 021, 022.pdf
• Тип: Документы; #1070255

РГР № 2 Вариант 1
1. В опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны λ
1
= 0,7 мкм, а затем с λ
2
. Определите значение длины волны λ
2
, если шестая светлая полоса в первом случае совпадает с девятой темной полосой во втором случае. Рисунком поясните схему опыта Юнга, укажите на рисунке распределение интенсивности света на экране. Опыт проводится в вакууме. (𝜆
2
= нм)
2. Красная граница фотоэффекта рубидия λ
0
=0,81 мкм. Определить скорость фотоэлектронов при облучении рубидия монохроматическим светом с длиной волны λ=0,4 мкм. Какую задерживающую разность потенциалов з надо приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок Насколько изменится задерживающая разность потенциалов з при увеличении длины волны падающего света на Δλ=200 нм Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения и задерживающий потенциал. (𝜐 = 7.44 ∙ 10 мс з 1.57 В ∆𝑈 = 1.036 В)
3. Свободный электрон, имея кинетическую энергию 15 эВ, неупруго столкнулся с атомом водорода, находящимся в основном состоянии, и отскочил от него, потеряв часть энергии. Энергия электрона после столкновения оказалась 2.91 эВ. Определить длины волн, которые может излучить атом водорода после столкновения с электроном. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы между уровнями, которые могут произойти после столкновения.
(
𝜆
1
= 102.58 нм 𝜆
2
= 121.58 нм 𝜆
3
= 656.51 нм)

Вариант 2
1. Вертикально-расположенная мыльная пленка образует клин, угол которого составляет 25,2 секунды (25,2
"
). В отражённом свете наблюдаются полосы равной толщины. Длина волны монохроматического света равна 650 нм, что соответствует красному цвету. Показатель преломления пленки n = 1,33. Сколько красных полос наблюдается на участке длиной 1 см Свет на поверхность клина падает нормально. Изобразите ход лучей в клине, рисунком поясните, какие лучи интерферируют в этом случае. (N=5)
2. При освещении катода светом с длиной волны сначала λ
1
=440 нм, а затем
λ
2
=680 нм обнаружили, что запирающий потенциал изменился в 3 раза. Определить работу выхода электрона виз катода. Сравните скорости электронов и 𝜐
𝑚2
, с которыми они вылетают из катода. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на
ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал 𝑈
з
(
𝐴
в
= 1.33 эВ
𝜐
𝑚1
𝜐
𝑚2
= 1.73)
3. Атомарный водород, находящийся в основном состоянии, облучается монохроматическим светом с энергией 15 эВ. Электроны, вылетающие из атомов в результате ионизации, попадают в магнитное поле с индукцией 1 мТл перпендикулярно линиям индукции. Определить радиус окружности, по которой движутся электроны. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода на отдельном рисунке изобразите движение электронов в магнитном поле. (𝑟 = 4 мм)

Вариант 3
1. Естественный свет силой 20 кд падает по нормали на поляризатор и анализатор (Рис. 5.1), угол между главными плоскостями которых составляет
α = 37 0
, а поглощение светового пучка в каждом из них составляет k. После прохождения системы поляризатор – анализатор, световой пучок падает по нормали на зеркало и, отразившись, вновь проходит через систему анализатор
– поляризатор в обратном направлении и выходит из поляризатора. Считая, что интенсивность светового пучка, выходящего из поляризатора составляет
9 % от входящего в поляризатор, определите 1) силу света падающего на зеркало I
2
; 2) коэффициент поглощения k. (𝑘 = 0.1844; 𝐼
2
= 4.24 кд) Рис. 5.1 П – поляризатор, А – анализатор, З – зеркало, I
e
– интенсивность естественного света на входе в поляризатор, I
1
– интенсивность света после прохождения поляризатора, I
2
– интенсивность света, падающего на зеркало, I – интенсивность света выходящего из поляризатора.
2. При нагревании абсолютно черного тела его температура изменилась от Т К до Т К. Во сколько раз изменилась при этом 1) его энергетическая светимость э 2) максимальная излучательная способность r
λm
; 3) насколько изменилась длина волны λ
m
, на которую приходится максимум излучательной способности этого тела, увеличится или уменьшится Рисунком поясните график распределения энергии излучательной способности в спектре излучения абсолютно чёрного тела, укажите для данных температур положение λ
m1 и λ
m2
(
𝑅
Э2
𝑅
Э2
= 16;
𝑟
𝜆𝑚2
𝑟
𝜆𝑚1
= 32; ∆𝜆 = 1,45 мкм)
3. Атомарный водород, находящийся в первом возбужденном состоянии, переходит в основное состояние, испуская фотон. Этот фотон попадает на поверхность калиевого фотокатода и вызывает фотоэффект. Чему равна максимально возможная скорость фотоэлектрона Работа выхода калия 2.15 эВ. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней переход, соответствующей данной задаче.
(
𝜐 = 1.685 ∙ 10 6
мс
I
1
I
e ПАЗ Вариант 4
1. На щель шириной 0,05 мм падает нормально монохроматический свет. Под углом 2 0
наблюдается минимум четвертого порядка. Найти угловую ширину центрального максимума ∆𝜑. Приведите рисунок для схемы установки. Изобразите дифракционную картину интенсивности света на экране. Пронумеруйте все дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране, выделите угловую ширину центрального максимума ∆𝜑. (∆𝜑 = 1 0
)
2. Красная граница фотоэффекта для материала, из которого сделан катод,
λ
0
= 0,62 мкм. Определить длину волны λ
1
света, падающего на катод, если задерживающее напряжение U
з1
=1В. Во втором опыте с этим же катодом длина волны света, падающего на катод λ
2
= 0,7 λ
1
. Сравните во сколько раз будут отличаться задерживающие напряжения (з из) и максимальные скорости, с которыми вылетают электроны из катода (𝜐
𝑚1
ив этих опытах. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта
(ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал з 414.3 нм
𝑈
з2
𝑈
з1
= 2.29 ;
𝜐
𝑚2
𝜐
𝑚1
= 1.51)
3. Атомарный водород, находящийся в основном состоянии, облучается монохроматическим светом с длиной волны 88,6 нм и ионизируется. Электроны, вылетающие из атомов в результате ионизации, попадают в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции и начинают двигаться по окружности радиусом 1 мм. Определить величину индукции магнитного поля 𝐵. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода на отдельном рисунке изобразите движение электронов в магнитном поле. При решении задачи определите 1) энергии ионизации атомарного водорода Дж 2) кинетическую энергия выбитого электрона (Дж 3) скорость выбитого электрона (мс 4) подставьте скорость в расчетную формулу для индукции магнитного поля 𝐵 и получите ответ в Тл. При расчетах всегда используйте правило сохранения двух значащих цифр после запятой с учетом округления по третьей цифре. (𝐵 = 2.21 ∙ 10
−3
Тл)

Вариант 5
1. Параллельный пучок света с длиной волны λ = 643,8 нм падает по нормали на пластинку из кристалла кварца вполовину длины волны перпендикулярное оптической оси. Показатели преломления для необыкновенного и обыкновенного лучей составляют соответственно 𝑛
𝑒
= 1,5514 и 𝑛
𝑜
= 1,5423. Определить 1) длины волн этих лучей в кристалле 2) минимальную толщину пластинки 3) разность фаз между необыкновенными обыкновенным лучами на выходе из пластинки 4) уравнение траектории конца результирующего светового вектора для луча на выходе из пластинки. Обосновать, какой тип поляризации будет наблюдаться у луча на выходе из пластинки. Изобразите на рисунке ход для необыкновенного и обыкновенного лучей, покажите тип поляризации этих лучей.
(
𝜆
𝑒
= 414,98 нм о 417,43 нм 𝑑
𝑚
=
35,37 мкм Ф = 𝜋; 𝐸
𝑒𝑦
= −
𝐸
𝑒𝑚𝑎𝑥
𝐸
𝑜𝑚𝑎𝑥
𝐸
𝑜𝑥
)
2. Работа выхода электрона из металла А
в
= эВ. Поверхность металла облучается фотонами с длиной волны λ= 0,4 мкм. Определить задерживающее напряжение з для этого опыта. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона (р пов
). Во сколько раз отличается импульс выбитого электрона (𝑝
𝑒
) от импульса фотона (ф, который падает на поверхность Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал з. (з 1.108 В 𝑝
пов
= 5.69 ∙ 10
−25 кг∙м с ф)
3. Атомарный водород, находящийся в основном состоянии, облучается монохроматическим светом с длиной волны 121,58 нм и переходит в возбужденное состояние. Определить радиус 𝑟 боровской орбиты этого возбужденного состояния. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней переход из основного в возбужденное состояние, соответствующее данной задаче. (𝑟 = 2,116 ∙ 10
−10
м)

Вариант 6
1. Монохроматический свет падает нормально на щель шириной 10 мкм. За щелью находится тонкая линза с оптической силой 4Дптр. В фокальной плоскости линзы расположен экран. Найти длину волны света 𝜆, если расстояние между симметрично расположенными минимумами второго порядка равно 6 см. Приведите рисунок для схемы установки. Изобразите дифракционную картину интенсивности света на экране. Пронумеруйте все дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране.
(
𝜆 = нм)
2. Температура абсолютно черного тела увеличилась в 1,5 раза, в результате чего длина волны λ
m
, на которую приходится максимум энергии излучения, изменилась на Δλ
m
= 800 нм. Определить начальную Т и конечную Т
2
температуру тела. Во сколько разв результате нагревания изменилась тепловая мощность, излучаемая телом Рисунком поясните график распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела, укажите для данных температур положение λ
m1 и λ
m2
. (
𝑇
1
= 1207.5 К 𝑇
2
= 1811,25 К
𝑃
2
𝑃
1
= 5.063)
3. Атомарный водород, находящийся в некотором возбужденном состоянии, переходит в основное состояние. При этом радиус боровской орбиты уменьшается враз. Определить все длины волн 𝜆
𝑖
, излучаемые при переходе из первоначального состояния в основное, имея ввиду, что переход в основное состояние может происходить через промежуточные состояния. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы из возбужденного в основное состояние, включая промежуточные переходы. (𝜆
1
= 656,47 нм 𝜆
2
= 121,57 нм 𝜆
3
= 102,57 нм)

Вариант 7
1. Расстояние между экраном и дифракционной решеткой равно 42,0 см. Если дифракционная решетка освещается желтой линией натрия (λ
1
= 589 нм, то максимум первого порядка на экране отстоит от центрального пикана расстоянии 2,48 см. Другой источник создает максимум первого порядка, отстоящий на 2,0 см от центрального максимума. Какова его длина волны λ
2
? Изобразите на рисунке 1) схему эксперимента с указанием рисунка дифракционной решетки, где проставлен ее период 2) дифракционную картину интенсивности света на экране для длин волн λ
1 и λ
2
, выделив разными цветами эти длины волн, пронумеруйте все главные дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране. (𝜆
2
= 475 нм)
2. Определить работу выхода электронов из натрия (
А
в
,эВ), если красная граница фотоэффекта λ
0
= 500 нм. Чему равна кинетическая энергия вылетевшего электрона (кэВ, если натрий облучать светом с λ = 0,35 мкм. Найти значение задерживающего напряжения (з) при таком облучении. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал
𝑈
з
(
А
в
= 2.49 эВ з 1.065 В кДж. В покоящемся атоме водорода электрон перешёл с пятого энергетического уровняв основное состояние. Какую скорость а приобрёл атом за счет испускания фотона Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней переход, соответствующей данной задаче. а 4.18 мс)

Вариант 8
1. Дифракционная решетка шириной 10 мм содержит 5000 штрихов. Определить полное число максимумов 𝑁
𝑚𝑎𝑥
, наблюдаемых в спектре дифракционной решетки для длины волны 0,6 мкм. Определить угол 𝜑
𝑚𝑎𝑥
, соответствующий последнему максимуму. Изобразите на рисунке 1) схему эксперимента с указанием рисунка дифракционной решетки, где проставлен ее период 2) дифракционную картину интенсивности света на экране, пронумеруйте все главные дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране, покажите на рисунке угол 𝜑
𝑚𝑎𝑥
(
𝑁
𝑚𝑎𝑥
= 7; 𝜑
𝑚𝑎𝑥
= 64.16 0
)
2. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, надо приложить задерживающее напряжение з В. Если платиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающее напряжение нужно увеличить доз В. Определить работу выхода А
в2
электронов с поверхности этой пластинки (в эВ. Работа выхода электронов для платины А
в1
= 5,3 эВ. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал з. (
А
в2
= 3.0 эВ)
3. Возбужденный атом водорода при переходе в основное состояние испустил два кванта, последовательно, с длинами волн 4,051 мкм и 97,25 нм. Определите 1) номера энергетических уровней, с которых атом водорода перешёл в основное состояние 2) энергию 𝑊 наивысшего энергетического уровня и радиус 𝑟 боровской орбиты для данного уровня. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней переходы, соответствующие данной задаче.
(
𝑛 = 5; 𝑚 = 4; 𝑊 = −0.544 эВ 𝑟 = 1.325 ∙ м)

Вариант 9
1. Сосуд с глицерином закрыт стеклянной (тяжелый крон) крышкой, представляющей собой плоскопараллельную пластину. Сосуд помещен вводу Рис. 5.2). Луч света, проходящий через воду, падает на стекло. Каков угол падения света 𝛼 на стеклянную крышку, если свет, отраженный от глицерина, является максимально поляризованным Решение обязательно сопровождать рисунком, на котором указать ход лучей. При решении задачи руководствуйтесь пособием ИВ. Грищенко, АИ. Гулидов, А.Г. Иванова
Расчётно-графическая работа №2 по курсу физики для бакалавров. Заочная форма обучения. Учебное пособие. /СибГУТИ. Примеры решения задач на поляризацию, пример 4. При расчетах всегда используйте правило сохранения двух значащих цифр после запятой с учетом округления по третьей цифре.
(п
глицерина
=1,47, п
стекла
=1,65, п
воды
= 1,33)
(
𝛼 = 55,61 Рис. 5.2 К задаче 1, Вариант 9.
2. Какая доля энергии фотона
𝜂 израсходована на работу вырывания фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта λ
0
=307 нм, а максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона равна 1 эВ. Определите задерживающее напряжение з при заданном освещении. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал з. (
𝜂 = 0.8; з 1.0 В)
3. Возбужденный атом водорода имеет радиус 0,848 нм. При переходе в основное состояние он испустил два кванта. Длина волны первого кванта равна 484,8 нм. Определите 1) номера энергетических уровней, с которых атом водорода перешёл в основное состояние 2) длину волны, энергию и импульс второго кванта. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней переходы, соответствующие данной задаче.
(
𝑛 = 4;
𝑚 = 2; 𝜆
2
= 121.57 нм ф 10.23 эВ ф 5.45 ∙ кг мс

Вариант 0
1. Дифракционная решетка, имеющая 500 штрихов на 1 мм, имеет ширину 2 см. На нее нормально падает свет с длинами волн 𝜆
1
= 550 нм и неизвестной 𝜆
2
. Определить минимальное различие ∆𝜆
𝑚𝑖𝑛
между
𝜆
1
и
𝜆
2
, если их необходимо разрешить во всех порядках В каком порядке н достигается наилучшее разрешение для вашей решётки? Изобразите схему эксперимента с указанием рисунка дифракционной решетки, где проставлен ее период. Кроме этого, изобразите на рисунке дифракционную картину интенсивности света на экране, пронумеруйте все главные дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране. (∆𝜆
𝑚𝑖𝑛
= 0.055 нм н 3)
2. Уединенный цинковый шарик облучается светом с длиной волны λ=200 нм. Определить 1) с какой наибольшей скоростью 𝜐
𝑚
будут вылетать электроны из шарика 2) до какого максимального потенциала 𝜑
𝑚
зарядится шарик, теряя фотоэлектроны Работа выхода для цинка 4 эВ. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на
ВАХ ток насыщения ни задерживающий потенциал з 8,826 ∙ 10 5 мс В)
3. Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны 97,25 нм. Определите 1) номер энергетического уровня возбужденного атома водорода 2) радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода 3) скорость электрона на орбите возбужденного атома водорода. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы из возбужденного состояния в основное для вашего случая, включая промежуточные переходы.
(
𝑛 = 4; 𝑟 = 8.48 ∙ м 𝜐 = 5.44 ∙ 10 мс)

Правила оформления расчётно-графической работы (РГР)
1. Номер варианта соответствует последней цифре студенческого билета. Чтобы получить зачёт по расчётно-графической работе, студент должен правильно решить все три задачи.
2. Все работы принимаются только в электронной форме, выполненные средствами Microsoft Office (расширения файлов doc, docx, rtf). Перед отправкой обязательно перевести в формат PDF и отправить в ЭИОС. Работы, представленные в других форматах, к рассмотрению не принимаются. Работа должна начинаться с титульного листа с указанием Вашей фамилии, группы, варианта, номера студенческого билета, номера расчетно-графической работы. Образец титульного листа указан ниже.
4. Для каждой задачи должно быть приведено полное условие задачи, а также её краткое условие, с записью основных исходных данных если данные даны в произвольной системе единиц, то необходимо их перевести в систему СИ.
5. Приведено полное решение задачи, с пояснениями хода решения (если приведены только формулы, без пояснений, то задача не считается решённой).
6. Произведён расчёт требуемых величин и записан ответ с учётом размерности.
7. Формулы должны быть набраны средствами встроенного редактора формул Word. Решение задач, вставленное целиком в виде рисунка, не принимается.
8. Пояснительные чертежи и схемы выполняются любым из трех способов
1) непосредственно средствами Word; 2) используется любой графический редактор, и выполненный рисунок вставляется в документ контрольной работы 3) чертеж выполняется вручную на бумаге, фотографируется (сканируется) и вставляется в виде рисунка в документ.
9. Работы отправляются в ЭИОС в соответствующую папку (РГР 1) и проверяется преподавателем. Если ошибок нетто ставится зачет (без оценки. Если работа не зачтена и отправлена на доработку, тов вашем файле (формат PDF) красным будут выделены ваши ошибки и написаны комментарии, что необходимо исправить. Вы исправляете все ошибки и высылаете снова на проверку. Перед отправкой обязательно стереть старый файл. Если ошибки остались, то вы снова исправляете вашу работа и высылаете опять на проверку. Эта процедура длится до тех пор, пока студент не исправит все ошибки.
10. Расчётно-графическая работа № 2 состоит из трёх задач. По одной задаче для каждой из тем Волновая оптика, Квантовая оптика, Атомная физика.

Ваш присланный файл должен иметь определённый формат названия Название файла ФИО, гр. ЗП-201 (202), РГР …, Вар … Пример Волошин В.П., гр. ЗП-201, РГР 1, Вар 2 Если студент не придерживается данного формата, то РГР не проверяется

Пример оформления титульного листа Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Кафедра физики
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 Вариант 6 Выполнил Иванов И.И. Группа ЗП-202 Номер студенческого билета
123456 Адрес электронной почты
[e-mail] Проверил _ доц. Каф. Физики Гулидов АИ. Новосибирск, 2021 г