9 mavzu 1 mustaqil ish 10 mavzu 2 mustaqil ish
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
); 2) в средней части ящика ( − ∆ ≤ ≤ + ∆ ). Решение. Вероятность того, что частица будет обнаружена в интервале (от до + ) пропорциональна этому интервалу и квадрату модуля волновой функции, описывающей данное состояние = | ( В первом случае искомая вероятность найдется интегрированием в пределах 0 до рис Страница 115 Знак модуля опущен, так как – функция, в данном случае не является комплексной. Так как x изменяется в интервале (0 ≤ ≤ ∆ ) и, следовательно, , справедлива приближенное равенство ≈ ( ) . С учетом этого выражение (1) примет вид После интегрирования получим = ∙ 10 = 6,6 ∙ 10 Во втором случае можно обойтись без интегрирования, так как квадрат модуля волновой функции вблизи ее максимума, в заданном интервале ( ∆ℓ = 0,01ℓ ) , практически не изменяется. Искомая вероятность во втором случае определяется выражением = | ( ℓ ) | ∆ . или = ℓ ( ℓ ∙ ℓ ) ∙ ∆ℓ = ℓ ∙ 0,01ℓ = 0,02. Задача. Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить : 1) энергию испущенного при этом фотона 2) изменение орбитального магнитного момента атома водорода. Решение. 1. Для определения энергии фотона воспользуемся формулой для водородоподобных ионов = − (1) где - длина волны фотона, R – постоянная Ридберга, – заряд ядра в относительных единицах (при = 1 формула переходит в сериальную формулу для водорода, n 1 – номер орбита, на которую перешел электрон, n 2 – номер орбиты, с которой перешел электрон (n 1 и n 2 – главные квантовые числа. Энергия фотона W выражается формулой Поэтому, умножив обе части равенства (1) на hc, получим выражение для энергии фотона Так как величина Rhc есть энергия ионизации I 0 (потенциальная ионизация) атома водорода, то = ( − ) Вычисления выполним во внесистемных единицах = 13,6 эВ = 1 (заряд ядра атома водорода в относительных единицах, где за единицу заряда принято абсолютное значение заряда электрона, = 2, = 4. Страница 116 = 13,6 ∙ эВ = 13,6 ∙ = 2,55 эВ 2. изменение орбитального магнитного момента можно найти, используя связь между орбитальным моментом импульса ℒ и орбитальным магнитным моментом P m (гиромагнитное отношение, те. где ℒ = , m – масса электрона, e – заряд электрона. отсюда = ℒ (2) орбитальный момент импульса ℒ определим из второго постулата Бора, согласно которому орбитальный момент импульса электрона в атоме водорода равен произведению целого числа n (главное квантовое число) на h (h – постоянная Планка) те. ℒ = ℎ Подставляя ℒ в (2), получим = ℎ или = , где = - магнетон Бора. Изменения орбитального магнитного момента найдем как разность магнитных моментов начального (n 2 =4) и конечность (n 1 =2) состояний атома водорода ∆ = − = − ∆ = ( − ) Подставив значения магнетона Бора = 0,927 ∙ 10 Дж/Тл и значения квантовых чисел, найдем изменение магнитного момента ∆ = 0,927 ∙ 10 (4 − 2) Дж Тл = 1,854 ∙ 10 Дж Тл Страница 117 Таблица вариантов к теме 14 № варианта Номера задач № варианта Номера задач Задачи для сам. работы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 5 7 9 12 14 20 22 26 31 33 40 3 4 6 7 9 12 14 3 4 6 8 10 41 44 46 47 48 50 51 53 57 59 65 66 41 44 46 47 48 50 51 53 42 43 45 49 52 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 67 8 69 70 71 82 83 84 85 86 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 11 13 15 16 17 18 19 21 23 24 25 27 28 29 30 32 34 35 36 37 38 39 34 35 36 54 55 56 58 60 61 62 63 64 42 43 45 49 52 54 55 56 58 60 61 62 63 64 65 66 87 88 89 100 101 102 103 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 Страница 118 ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 1. Определить длину волны де Бройля -частиц, прошедших разность потенциалов : 1) 200 В ; 2) 100 кВ. 2. Вычислить длину волны де Бройля электрона, обладающего кинетической энергией кэВ. Коротковолновая граница рентгеновского спектрам. Определить, длину волны де Бройля электронов, бомбардируемых антикатод. 4. Скорость электронов равна = 0,8 с . Найти длину волны де Бройля электронов. 5. Длина волны де Бройля электрона равна = 1,3 нм . Определить скорость электрона. 6. Длина волны де Бройля электрона уменьшилась от 1 нм до 0,5 нм. Насколько изменилась энергия электрона Энергия возбужденного атома водорода = 0,85 эВ . Вычислить длину волны де Бройля электрона на этой орбите. 8. Определить длину волны де Бройля для электрона, находящегося на второй боровской орбите в атоме водорода, если радиус орбиты равен = 0,212 мм. 9. Длина волны де Бройля электрона равна = 0,05 нм какую ускоряющую разность потенциалов прошел электрон 10. Электрон обладает кинетической энергией к 0,51 МэВ . Во сколько раз изменится длина волны де Бройля, если кинетическая энергия к электрона возрастет вдвое. Определить кинетическую энергию к электрона, дебройлевская длина волны которого равна комптоновской длине волны. 12.Опредилить длины волн де Бройля электрона и протона прошедших = В. 13. Электрон обладает кинетической энергией кэВ. Определить величину дополнительной энергии ∆ , которую необходимо сообщить электрону для того, чтобы дебройлевская длина волны уменьшилась вдвое. Определить длину волны де Бройля для частицы массой = г , движущейся со скоростью = 100 мс . Нужно ли учитывать в этом случае волновые свойства частицы 15. Кинетическая энергия к электрона равна удвоенному значению его энергии поля ( ос. Вычислить длину волны де Бройлера для такого электрона. Определить массу движущегося с большой скоростью электрона, если длина волны де Бройлера равна = 1,21 ∗ м. 17. Ускоренный электрон имеет длину волны де Бройля = 1,2 ∙ м. Найти импульс (количество движения) электрона и разность потенциалов, которая потребовалась для такого ускорения электрона. Учтите зависимость массы электрона от скорости. 18. Электрон, движущийся со скоростью = 6 ∙ 10 мс, попадает в продольное ускоряющее однородное электрическое поле напряженностью Страница 119 Е = 500 В м . Какое расстояние должен долететь электрон в такая электрическом поле, чтобы длина волны де Бройля стала для него = 0,1 нм 19. Электрон двинется по окружности радиусом = 5 мм в однородном магнитном поле, напряженность которого Н = 3300 А м Определите длину волны де Бройля для электрона. Изменение массы в зависимости от скорости не учуивайте. 20. Вычислить длину волны де Бройля для электрона обладающего кинетической энергией = 13,6 эВ (энергия ионизации атома водороде. Сравнить полученное значение с диаметром атома водорода. Нужно ли учитывать волновые свойства электрона при изучении движения электрона в атоме водорода Диаметр атома водорода принять разным удвоенному значению Боровского радиуса. 21. При анализе рассеяния - частиц на ядрах (опыта Резерфорда) прицельные расстояния принимались порядка = 0,1 нм . Волновые свойства - частиц ( = 7,7 МэВ ) при этом не учитывались. Допустимо ли это 22. Определите длину волны де Бройля для атомов водорода, имеющих среднюю арифметическую скорость при температуре Т = 300 о К. Определите длину волны де Бройля для протона, кинетическая энергия которого равна энергии покоя электрона. Изменения массы в зависимости не учитывайте. 24. Определите скорость электрона, длина волны де Бройля для которого такая же, как и для нейтрона, движущегося со скоростью при температуре Т = 0 о С. Определите длину де Бройля для движущегося электрона, если известно, что масса его на 1 % больше массы покоя. 26. Какова должна быть кинетическая энергия протона (в МэВ, чтобы его длина волны де Бройля была бы сравнима с размером нуклонам Учтите зависимость массы покоя протона от скорости. 27. Заряженная частица имеет скорость равную 0,8 скорости света и длину волны де Бройля = м . Найти её массу покоя. Какая это частица 28. Радиус орбиты электрона в невозбужденном атоме водороде = 0,053 нм. Пользуясь представлениями теории Бора, определите длину волны де Бройля, характеризующую движение электрона по первой орбите и его линейную скорость. Пучок электронов падает на естественную грань монокристалла под углом = 30° к ее поверхности. Постоянная кристаллической решетки = 0,24 нм . При какой наименьшей ускоряющей разности потенциалов будет наблюдаться максимальное отражение электронов под углом, равным углу падения (Изменение массы электронов в зависимости от скорости не упитывайте). Страница 120 30. На кристалл никеля падает параллельный пучок электронов под углом = о к поверхности кристалла. Определите скорость падающих электронов, если они испытывают интерференционно отражение первого порядка. Расстояние между атомными плоскостями кристалла = 0,24 нм изменение массы электронов в зависимости от скорости не учитывайте. 31. Вычислить длину волны де Бройля для тепловых ( Т = 300 о К ) нейтронов. Следует ли учитывать волновые свойства нейтронов при анализе их взаимодействия с кристаллом Расстояние между атомами в кристалле принять равным = 0,5 нм. 32. Определить кинетическую энергию электрона, молекулы кислорода и частицы, радиус которой = 0,1 мкм и плотность = 2000 кг м, если каждой из этих частиц соответствует длина волны де Бройля = 100 нм. 33. Какой кинетической энергией обладает протон с длиной волны де Бройля, равной граничной длине волны рентгеновских лучей, возникающих в трубке при разности потенциалов = 40 кВ 34. Пучок электронов падает нормально на поверхность монокристалла никеля. В направлении, составляющем угол = ос нормалью к поверхности, наблюдается максимум отражения четвертого порядка при скорости электронов = 8 Мм с. Вычислить межплоскостное расстояние, соответствующее данному отражению. 35. Узкий пучок электронов, прошедших ускоряющую разность потенциалов = 10 кВ , пролетает через тонкую поликристаллическую алюминиевую фольгу и дает на экране дифракционную картину. Отражение третьего порядка кристаллических плоскостей соответствует кольцу радиуса = 1,6 см . Расстояние от фольги до экрана = 10 см . Определить постоянную решетки d алюминия. 36. Узкий пучок нейтронов падает на естественную грань монокристалла алюминия под углом скольжения = 5° . Расстояние между кристаллическими плоскостями, параллельными данной грани монокристалла = 0,20 нм. Какова энергия нейтронов, для которых в данном направлении наблюдается максимум первого порядка. 37. На узкую щель шириной, а = 1 мкм направлен параллельный пучок электронов, имеющих скорость = 3,65 Мм с. Учитывая волновые свойства электронов, определить расстояние х между двумя максимумами первого порядка в дифракционной картине, полученной на экране, отстоящем на = 10 см от щели. Параллельный поток моноэнергетических электронов падает нормально на диафрагму с узкой прямоугольной щелью шириной = 0,10 мм. Определить скорость этих электронов, если на экране, отстоящем на расстояние = 50 см, ширина центрального дифракционного максимума ∆ = 8,0 мнм. 39. Параллельный поток электронов, ускоренных разностью потенциалов = 25 Впадает нормально на диафрагму с двумя узкими щелями, расстояние между которыми = 30 мкм. Определить расстояние х между Страница 121 соседними максимумами дифракционной картины на экране, расположенном на расстоянии = см от щелей. 40. Сколько длин волн де Бройля уложится на третьей орбите однократно ионизированного возбужденного атома гелия 41. Использую соотношение неопределенностей, оценить наименьшие ошибки ∆ в определении скорости электрона и протона, если координаты центра масс этих частиц могут быть установлены с неопределенностью ∆ = 1 мкм. Определить неопределенность ∆ координаты электрона, движущегося в атоме водороде со скоростью = 2,0 ∙ 10 мс, если неопределенность скорости ∆ = Сравнить полученную неопределенность с диаметром d атома водорода, вычислению по теории Бора для основного состояния и указать, применимо ли понятие траектории в данном случае. 43. Электрон с кинетической энергией = 10 эВ находится в металлической пылинке диаметром = 1 мкм . Оценить (в процентах) относительную неопределенность скорости электрона. 44. Если допустить, что неопределенность координаты движущейся частицы равна деброилевской длине волны, то какова будет относительная неопределенность ∆ импульса этой частицы 45. Электрон находится в потенциальном ящике шириной = 0,2 нм. Используя соотношение неопределенностей, оценить минимальную кинетическую энергию W max которой может обладать электрон в этом ящике. 46. Используя соотношение неопределенностей, оценить низший энергетический уровень электрона в атоме водорода. Принять диаметр атома = 0,1 нм. 47. Используя соотношение неопределенностей оценить наименьшие ошибки ∆ в определении импульса электрона и протона, если координаты центра масс этих частиц могут быть установлены с неопределенностью ∆ = 0,01 мм. 48. Время, жизни возбужденного ядра порядка 1 нс, длина волны излучения равна 0,1 нм. С какой наибольшей точностью ( ∆ Е ) может быть определена энергия излучения 49. Атом испустил фотон с длиной волны = 800 нм . Продолжительность излучения равна =10 нс. Определить наибольшую точность ( ∆ ), с которой может быть измерена длина волны излучения. 50. Используя соотношение неопределенностей, оценить ширину одномерного потенциального ящик, в котором минимальная анергия. Электрона = 10 эВ. 51. Альфа-частица находится в бесконечно глубоком, одномерном, прямоугольном потенциальном ящике. Используя соотношение неопределенностей, оценить ширину l ящика, если известно, что минимальная энергия - частицы Е = 8 МэВ. Страница 122 52. Чему равна наименьшая ширина ∆ спектральной линии с длиной волны = 500 нм, допускаемая принципом неопределенности, если считать, что средняя продолжительность возбужденного состояния атомов = 10 с 53. Молекулы водорода участвуют в тепловом движении при Т = 300 о К. Найти неопределенность ∆ координаты молекул водорода. 54. Наименьшая неточность, с которой можно найти координату электрона в атоме водорода ∆ = 10 м. Найти неопределенность ∆ W k средней кинетической энергии электрона в невозбужденном атоме водорода. 55. Во сколько раз дебройлевская длина волны частицы меньше неопределенности ∆ ее координаты, которая соответствует относительной неопределенности импульса 56. Предполагая, что неопределенность координаты движущейся частицы равна дебройлевской длине волны, определить относительную неточность Р импульса этой частицы. 57. Приняв, что минимальная энергия нуклона в ядре равна = 10 МэВ , оценить, исходя из соотношения неопределенностей, линейные размеры ядра. 58. Пучок электронов с энергией = 10 эВ падает на щель шириной а. Можно считать что если электрон прошел через щель, то его координата известна с неопределенностью ∆ = а . Оценить получаемую при этом относительную неопределенность в определении импульса Р электрона в двух случаях 1) а = 10 нм ; 2) а = 0,1 нм . 59. Используя соотношение неопределенностей оценить ширину ∆ W энергетического уровняв атоме водорода, находящегося 1) в основном состоянии 2) в возбужденном состоянии (время жизни возбужденного состояния ∆ t = 10 -8 с. 60. Частица массы m находится в прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Ширина ямы l. При каких значениях кинетической анергии W k частицы относительная неопределенность энергии ∆ будет меньше ∆ = 0,01 ? 61. Частица массы m движется в одномерной потенциальном поле = (гармонический осциллятор. Оценить с помощью соотношения неопределенностей минимально возможную энергию частицы в таком поле. 62. Параллельный пучок атомов водорода со скоростью = 1,2 км спадает нормально на диафрагму с узкой щелью, за которой на расстояний = м расположен экран. Оценить с помощью соотношения неопределенностей ширину щели "b", при которой ширина изображения ее на экране будет минимальной. 63. Неопределенность скорости электрона составила ∆ = 10 м с Определить неопределенность координаты электрона, если он движется со скоростью = 102 мс Страница 123 64. Диаметр пузырька в жидководородной пузырьковой камере составляет величину порядкам. Оценить, неопределенность ∆ в определении скоростей электрона и - частицы в такой камере, если неопределённость в определений координаты принять равной диаметру пузырька. 65. Сравнить неопределенности в определении скорости - частицы, если ее координаты установлены с точностью ∆ = м, шарика массой = 0,1 мг, если координаты его центра масс могут быть установлены с такой же точностью. 66. Ширина следа электрона на фотографии полученной с помощью камеры Вильсона, составляет ∆ = м . Найти неопределенность ∆ в определении скорости. 67. Частица находится в бесконечно глубоком, одномерном прямоугольном потенциальном ящике. Найти отношение разности соседних энергетических уровней к энергии W частицы в трех случаях 1 ) = 2; 2) = 5; 3) → ∞. 68. Частица, а бесконечно глубоком, одномерном, прямоугольном потенциальном ящике находится в основном состоянии. Какова вероятность W обнаружения частицы в крайней четверти ящика 69. Электрон находится в бесконечно глубоком, одномерном, прямоугольном потенциальном ящике шириной l. В каких точках в интервале ( 0 < < ) плотности вероятности нахождения электрона на втором и третьем энергетических уровнях одинаковы Вычислить плотность вероятности для этих точек. Решение пояснить графиком. 70. Электрон находится в бесконечно глубоком, одномерном, прямоугольном потенциальном ящике шириной = 0,1 нм . Определить в электрон-вольтах наименьшую разность электрических уровней электрона. 71. Электрон находятся в прямоугольном потенциальной ящике с непроницаемыми стенками. Ширина ящика = 0,2 нм, энергия электрона в ящике = 37,8 эВ . Определить номер n энергетического уровня и значение волнового вектора . 72. Частица в потенциальном ящике шириной l находится в возбужденном состоянии ( = 3). Определить, в каких точках интервалах) плотность вероятности нахождения частицы имеет максимальное и минимальное значения. 73. Частица в потенциальном ящике находится в основном состоянии. Какова вероятность обнаружить частицу 1) в средней трети ящика 2) в крайней трети ящика. 74. Элементарная частица в потенциальном ящике находится в первом возбужденном состоянии. Какова вероятность нахождения частицы в середине потенциального ящика Ответ пояснить рисунком. 75. Электрон находится в бесконечно глубоком одномерном прямоугольном потенциальном ящике. Определить энергии электрона на первом, на втором и т.д. энергических уровнях, если ширина ящика Страница 124 = 0,1 нм . Построить график зависимости энергии электрона от номера энергетического уровня. 76. Ширина одномерного прямоугольно потенциального ящика = 500 пм . Определить в электрон-вольтах разность энергии второго и первого, одиннадцатого и десятого энергетических уровней электрона. 77. Электрон находится в потенциальном ящике. Определить плотность вероятности нахождения электрона на втором энергетическом уровне в интервале 0 < < . 78. В потенциальном ящике шириной l находится электрон на третьем энергетическом уровне. Определить, в каких точках интервалах плотность вероятности нахождения электрона равна нулю. Определить плотность вероятности нахождения электрона на участке интервала < < 79. Собственная функция, описывающая состояние частиц в потенциальном ящике, имеет вид ( ) = ℓ . Используя условия нормировки, вычислить постоянную С, если ширина ящика = 0,2 нм. 80. Какова ширинаодномерной потенциальной ямы с бесконечно высокими стенками, если при переходе электрона со второго энергетического уровня на первый излучается энергия ∆ = 1 эВ 81. Определить, при какой ширине потенциальной ямы дискретность энергии ∆ W становится сравнимой с энергией теплового движения при температуре Т. 82. Электроны, обладают энергией = 16 эВ на своем пути встречают прямоугольный потенциальный барьер высотой = 4 эВ . Найти коэффициент отражения R и коэффициент пропускания D волн де Бройля для данного барьера. 83. Найти вероятность D просачивания электрона через потенциальный барьер шириной ∆ = 0,5 нм и высотой = 0,4 эВ, если он разгоняется электрическим полем с напряжением = 0,3 В. 84. Определить коэффициент преломления n волн де Бройля для протонов на границе потенциальной ступени (рис. Кинетическая энергия протонов W k =16 эВ, а высота потенциалов ступени = 9 эВ. 85. Электрон обладает энергией = 10 эВ . Определить во сколько раз изменяется его скорость и длина волны де Бройля при прохождении через потенциальный барьер высотой = 6 эВ. рис. З) Страница 125 86. Протон с энергией = МэВ изменил при прохождении потенциального барьера длину волны де Бройля не 1%. Определить высоту W p потенциального барьера. 87. На пути электрона с дебройлевской длиной волны = 0,1 нм находится потенциальный барьер высотой = 120 эВ. Определить длину волны Бройля после прохождения барьера. 88. Электрон c энергией = 00 э попадает на потенциальный барьер высотой = 64 эВ. Определить вероятность того, что электрон отразится от барьера. 89. Коэффициент отражения протона от потенциального барьера = 2,5 ∙ 10 . Определить, какой процент составляет высота W p потенциального барьера от кинетической энергии W k падающих на барьер протонов. 90. Определить показатель преломления n волн де Бройля при прохождении частицей потенциального барьера с коэффициентом отражения = 0,5 . 91. При каком отношении высоты потенциального барьера W p и энергии W электрона, падающего на барьер, коэффициент отражения = 0,5. Электрон с энергией = 10 эВ падает на потенциальный барьер. Определить высоту W p барьера, при которой показатель преломления n волн де Бройля и коэффициент отражения численно совпадают. 93. Кинетическая анергия W k электрона в два раза превышает высоту потенциальное барьера. Определит коэффициент отражения и коэффициент прохождения электронов на границе барьера. 94. Коэффициент прохождения электронов через низкий потенциальный барьер равен коэффициенту отражения . Определить, во сколько раз кинетическая энергия W k электронов больше высоты потенциального барьера W p 95. Коэффициент прохождения протонов через потенциальный барьер = 0,8. Определить показатель преломления n волн де Бройля на границе барьера. 96. Вычислить коэффициент прохождения электрона с энергией W = 100 эВ через потенциальный барьер высотой = 99,75 эВ. Найти вероятность прохождения электрона через прямоугольный барьер при разности энергии − = 1 эВ , если ширина барьера 1) ∆ = 0,1 нм, 2) ∆ = 0,5 нм 98. Электрон проходит через прямоугольный потенциальный барьер шириной ∆ = 0,5 нм . Высота W p барьера больше энергии W электрона на 1 %. Вычислить коэффициент прозрачности D барьера, если энергия электрона 1) = 10 эВ ,2) = 100 эВ. 99. Ширина прямоугольного потенциального барьера равна ∆ = 0,2 нм. Разность энергии − = 1 эВ . Во сколько раз изменится вероятность прохождения электрона через барьер, если разность энергии возрастает враз Страница 126 100. Электрон с энергией = 9 эВ движется в положительном направлении оси х. При какой ширине потенциального барьерах коэффициент прозрачности D = 0,1, если высота потенциального барьера р = 10 эВ ? 101. Электрон с энергией W движется в положительном направлении оси х. При каком значении − , выраженном в электрон-вольтах, коэффициент прозрачности = 10 , если ширина потенциального барьера ∆ = 0,1 нм ? 102. Ядро испускает - частицы с энергией = 5 МэВ. В грубом приближении можно считать, где – частицы проходят через прямоугольный потенциальный барьер высотой = 10 МэВ и шириной ∆ = 5 фм. Найти коэффициент прозрачности D барьера - частиц. 103. Протон и электрон прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов = 10 кВ . Во сколько раз отличаются коэффициенты прозрачности D e для электрона и D p два протона, если высота потенциального барьера = 20 кэВ и ширина ∆ = 0,1 нм Невозбужденный атом водорода квант излучения длиной волны = 102,6 нм. Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус r электронной орбиты возбужденного атома водорода. Вычислить по теории Бора радиус r 2 второй стационарной орбиты и скорость электрона на этой орбите для атома водорода. 106. Вычислить по теории Бора период Т вращения электрона в атоме водорода, находящегося в возбужденном состоянии, определяемым главным квантовым числом = 2. 107. Определить максимальную энергию W m фотона серии Бальмера в спектре изучения атомарного водорода. 108. Определить первый потенциал φ 1 возбуждения и энергию ионизации W i атома водорода , находящегося в основном состоянии . 109. Определить энергию фотона W, испускаемого атомом водорода при переходе электрона с третьей орбиты на вторую. 110. Найти наибольшую λ max и наименьшую λ min длин волн в ультрафиолетовой серии водорода (серия Лаймана ). 111. В однозарядном ионе гелия электрон перешел с третьего энергетического уровня на первый . Определить длину волны λ излучения, испущенного ионом гелия. 112. Электрон в атоме водорода находится на третьем энергетическом уровне. Определить кинетическую W k, потенциальную W p и полную W энергию электрона. Ответ выразить в электрон-вольтах. 113. Фотон выбивает из атома водорода, находящегося в основном состоянии, электрон с кинетической энергией W=10 эВ. Определить энергию W фотона. 114. Вычислить по теории Бора скорость вращения электрона, находящегося на третьем энергетическом уровне в атоме дейтерия . Страница 127 115. Фотон с длиной волны нм, выбил электрон из невозбужденного атома водорода. Вычислить скорость электрона за пределами атома. 116. Вычислить по теории Бора радиус первой боровской орбиты и скорости электрона на этой орбите для иона He + 117. Определить первый потенциал φ i возбуждения, энергии ионизации W i иона He + , находящегося в основном состоянии. 118. При переходе электрона в атоме водорода из возбужденного состояния в основное, радиус боровской орбиты электрона уменьшился враз. Определить длину волны излученного фотона. 119. При исследовании характеристического рентгеновского спектра некоторого элемента было найдено, что длина волны, соответствующая К нм. Определить порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Как называется этот элемент 120. Насколько изменится орбитальный момент импульса (момент количества движения) при испускании атомом водорода второй по порядку спектральной линии серии Бальмера ? 121. Атом водорода, находясь в основном состоянии, поглотил квант света с энергией эВ. Определить насколько изменится при этом орбитальный магнитный момент. 122. При возбуждении атома водорода, находящегося в основном состояние, его орбитальный магнитный момент увеличился в 3 раза. Определить энергию возбуждения. 123. На каком энергетическом уровне находятся возбужденные атомы водорода, если они испускают только три спектральные линии Определить энергию возбуждения атомом водорода и наименьшую длину волны в спектре испускания. 124. Какую скорость должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов спектр водорода имел только три спектральные линии 125. Оцените, во сколько раз увеличивается радиус орбиты электрона в атоме водорода, который находится в основном состоянии, при возбуждении его квантом с энергией W=12.68 эВ 126. В каком энергетическом состояние должны находиться атомы водорода, чтобы после дополнительного облучение синим светом λ=486.1 нм, спектр испускания водорода состоял из 6 линий 127. В какое состояние перейдет атом водорода, находящегося в 3 энергетическом состоянии, после поглощения фотона λ=1093.8 нм Какова длина волны фотона, испускаемого атомом водорода при возвращении в нормальное состояние 128. Определите энергию фотона, поглощаемую атомом водорода, при переходе изв энергетическое состояние и длину волн фотона, испускаемого атомом водорода при возвращении в нормальное состояние. Не схеме энергетических уровней атома водорода укажите соответствующие переходы. Страница 128 129. Квант энергии (λ=82,8 нм) выбивает электрон из атома водорода, находящегося в 3 энергетическом состоянии. С какой скоростью будет двигаться этот электрон вдали от ядра 130. Возбужденный атом водорода при переходе в основное состояние испустил последовательно два кванта с длинами волн λ 1 =40,51 нм и λ 2 =93,3 нм. Определить энергию первоначального состояние данного атома и соответствующее ему квантовое число. 131. Чему равен по теории Бара орбитальный магнитный момент электрона движущегося пой орбите атома водорода 132. Атом водорода поглощает фотон, вследствие чего электрон, находившийся на второй боровской орбите, вылетает из атома со скоростью = 6 ∙ 10 мс. Определить частоту фотона. 133. Во сколько раз изменяется момент импульса и энергия электрона атома водорода, находящегося в первом возбужденном состоянии при поглощении атомом кванта с импульсом P=6,45.10 -27 кг*м/с. Насколько при этом изменится орбитальный магнитный момент электрона 134. Вычислить момент импульса L орбитального движение электрона, находящегося в атоме 1) в состоянии 2) в p состоянии. 135. Момент импульса орбитального движение электрона в атоме водорода равен = 1,83 ∙ Дж ∙ с . Определить магнитный момент P m , обусловленный орбитальным движением электрона. 136. Электрон в атоме находится в состоянии. Найти орбитальный момент импульса L электрона и максимальное значение проекции момента импульса L на направление внешнего магнитного поля. 137. определить возможное значение магнитного момента P m , обусловленного орбитальным движением электрона в возбужденном атоме водорода, если энергия возбуждения равна = 12,09 эВ. 138. Заполненный электронный слой характеризуется квантовым числом n=3. Указатель число N электронов в этом слое, которые имеют одинаковые следующие квантовые числа 1) S =1/2; 2) m=-2; 3) S =-1/2, m=0; 4) S =+1/2, l=2. 139. Найти число N электронов в атомах, у которых в основном состоянии заполнены 1) слои, L – слои, 3s – оболочка, и наполовину 3p – оболочка 2) K- L- и M- слои и 4s -, и 4p- и 4d – оболочки. Что это за атомы 140*. Свободны электрон первоначально был локализован в область размером = 0.1 нм. Оценить с помощью соотношения неопределенностей время, за которое ширина соответствующего волнового покета увеличится враз. Узкий пучок моноэнергетических электронов падает под углом скольжения =30 0 на естественную грань монокристалла алюминия. Расстояние между соседними кристаллическими плоскостями * параллельными этой грани монокристалла, d =0,2 нм. При некотором ускоряющем напряжении U 0 наблюдали максимум зеркального отражения. Найти U 0 , если известно, что следующий максимум зеркального отражения возник при увеличении ускоряющего напряжения в n =2,25 раза. Страница 129 142*. Пучок электрона, ускоренных разностью потенциалов падает на поверхность металла, внутренний потенциал которого В. Найти а)показатель преломление металла для электронов с В б) отношение U/U i , при котором показатель преломления отличается от единицы не более, чем на η =1%. 143*. Электрон находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Ширина ямы равна l. Оценить с помощью соотношения неопределенностей сил давление электрона на стенки этой ямы при минимальной возможной его энергии. 144*. Найти для электрона с энергией W вероятность Д прохождения потенциального барьера , ширина которого l и высота W p , если барьер имеет форму показанную на рис 4, на рис 5. 145*. Найти вероятность Д прохождения частицы с массой m и энергией W сквозь потенциальный барьер (рис. 6 ), где W p (X)=W 0 (1-(X 2 /l 2 )). Какой серии принадлежит спектральная линия атомарного водорода, волновое число которой равно разности волновых чисел следующих двух линий серии Бальмера λ 1 =486.1 нм и λ 2 =410.2 нм Какова длина волны λ 3 этой линии 147*. Найти наибольшую длину волны λ max той спектральной серии ионов He + , в которой интервал между крайними линиями ∆ω=5.18*10 15 c -1 Страница 130 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Савельев ИВ. Курс физики. М КноРус, 2009, т. 1 2. Савельев ИВ. Курс физики. М КноРус, 2009, т. 2 3. Савельев ИВ. Курс физики. М КноРус, 2009, т. 3 4. К.П.Абдурахманов, Ў.Эгамов Физика курси” дарслиги, Тошкент,2010 й. 5. П.А.Типлер, Р.А.Ллуэллин Современная физика (Лучший зарубежный учебник в двух томах) М Мир, 2007, С (том) 6. П.А.Типлер, Р.А.Ллуэллин Современная физика (Лучший зарубежный учебник в двух томах) М Мир, 2007, С (том) 7. Трофимова Т.И. Курс физики.М.:Высшая школа, 1999, С 8. Трофимова Т.И. Физика в таблицах и формулах. М Высшая школа 2002, С 9. Абдурахманов К.П., Тигай О.Э., Хамидов В.С. Курс мультимедийных лекций по физике, 2012, С Страница 131 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 Тема 9. СОБСТВЕННЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 5 Таблица вариантов для темы 9 10 Тема 10. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ 29 Таблица вариантов для темы 10 34 Тема 11. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ 50 Таблица вариантов для темы 11 54 Тема 12. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА 66 Таблица вариантов для темы 12 71 Тема 13. КВАНТОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА 89 Таблица вариантов для темы 13 92 Тема 14. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И ФИЗИКИ АТОМОВ 111 Таблица вариантов для темы 14 117 Список рекомендуемой литературы 130 |