физика Му к контрольным 2016. Методические указания к контрольным работам для студентов направления подготовки 21. 05. 04 Горное дело
 Скачать 453.28 Kb.
|
|
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3 3.1–3.5. Плоская волна распространяется вдоль прямой ОХ со скоростью  (табл. 7). Две точки, находящиеся на расстояниях  и  от источника, колеблются с разностью фаз Δφ, амплитудой  и периодом колебаний T. Для этой волны найти длину волны λ, циклическую частоту ω, записать уравнение волны y(t), определить смещение  и  точек в момент времени t.Таблица 7
3.6–3.10. В однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью ε (табл. 8) и магнитной проницаемостью μ = 1 распространяется плоская электромагнитная волна с амплитудой напряженности  электрического поля и циклической частотой ω. Определить для этой волны фазовую скорость , длину волны λ, волновое число k, амплитуду напряженности  магнитного поля и плотность потока энергии  .Таблица 8
Расстояние d между двумя щелями в опыте Юнга равно 1 мм, расстояние от щелей до экрана равно L = 3 м. Определить длину волны , испускаемую источником монохроматического света, если ширина полос интерференции на экране  .На мыльную пленку падает белый свет под углом  45° к поверхности пленки. При какой наименьшей толщине  пленки отраженные лучи будут окрашены в желтый цвет( = 600 нм). Показатель преломления мыльной воды 1,33. Пучок света видимого диапазона (от 400 нм до 700 нм) падает нормально на стеклянную пластинку толщиной d = 0,4 мкм и показателем преломления n = 1,5. Какие длины волн, лежащие в пределах видимого спектра, усиливаются в отраженном пучке? На стеклянный клин нормально к его грани падает монохроматический свет с длиной волны = 440 нм. Число интерференционных полос на 1 см верхней поверхности клина равно 11. Определить преломляющий угол  клина.Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой стеклянной линзой налита жидкость, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Радиус  восьмого темного кольца Ньютона при наблюдениив отраженном свете ( = 630 нм) равен 2 мм. Радиус R кривизны выпуклой поверхности линзы равен 0,8 м. Найти показатель преломления n жидкости. Определить радиусы второй и третьей зон Френеля, если расстояния от точечного источника света ( = 0,63 мкм) до волновой поверхности и от волновой поверхности до точки наблюдения равны 1,5 м. На щель шириной 6 падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны . Под каким углом  будет наблюдаться третий дифракционный минимум?На диафрагму с круглым отверстием d = 5 мм падает нормально параллельный пучок света с длиной волны = 0,66 мкм. Определить расстояние от точки наблюдения до отверстия, если отверстие открывает: 1) две зоны Френеля; 2) три зоны Френеля. Определить период d дифракционной решетки, если при наблюдении в монохроматическом свете ( = 0,6 мкм) максимум пятого порядка отклонён на  = 18. Под каким углом  будет наблюдаться шестой максимум?Дифракционная решетка содержит 200 штр/мм. На решетку падает нормально монохроматический свет ( = 0,63 мкм). Максимум какого наибольшего порядка дает эта решетка? Угол преломления луча в жидкости  35. Определить показатель преломления n жидкости, если известно, что отражённый луч максимально поляризован.Луч света переходит из глицерина в стекло так, что луч, отражённый от границы раздела этих сред, оказывается максимально поляризованным. Определить угол между падающим и преломлённым лучами. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества равен 45. Найти для этого вещества угол  полной поляризации.Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, поглощающие и отражающие 8 % падающего на них света. Интенсивность луча, вышедшего из анализатора, равна 9 % интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора. Пучок света последовательно проходит через два николя, плоскости пропускания которых образуют между собой угол = 40. Принимая, что коэффициент поглощения k каждого николя равен 0,15, найти, во сколько раз пучок света, выходящий из второго николя, ослаблен по сравнению с пучком, падающим на первый николь. Угол между плоскостями пропускания поляроидов равен 50. Естественный свет, проходя через такую систему, ослабляется в n = 8 раз. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэффициент поглощения k света в поляроидах. На сколько процентов уменьшается интенсивность естественного света после прохождения его через призму Николя, если потери на поглощение и отражение составляют 10 %? Кварцевую пластинку поместили между скрещенными николями. При какой наименьшей толщине dmin кварцевой пластины поле зрения между николями будет максимально просветленно? Постоянная вращения кварца равна = 27 град/мм. Плоскополяризованный монохроматический луч света падает на поляроид и полностью им гасится. Когда на пути луча поместили кварцевую пластину, интенсивность луча света после поляроида стала равна половине интенсивности луча, падающего на поляроид. Определить толщину d кварцевой пластины. Постоянная вращения кварца равна = 27 град/мм. Пластинку кварца толщиной d = 2 мм поместили между параллельными николями, в результате чего плоскость поляризации монохроматического света повернулась на угол = 53. Какой наименьшей толщины dmin следует взять пластинку, чтобы поле зрения поляриметра стало совершенно тёмным? Черное тело имеет температуру Т1 = 500 К. Какова будет температура Т2 тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в n = 5 раз? Температура черного тела Т = 2 кК. Определить длину волны m, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости  , и спектральную плотность  энергетической светимости для этой длины волны.Определить температуру Т и энергетическую светимость Rе черного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны m = 600 нм.Из смотрового окошечка печи излучается поток Фе = 4 кДж/мин. Определить температуру Т печи, если площади окошечка S = 8 см2. Поток излучения черного тела Фе = 10 кВт. Максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны m = 0,8 мкм. Определить площадь S излучающей поверхности. Как и во сколько раз изменится поток излучения черного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости переместится с красной границы видимого спектра (m1 = 780 нм) на фиолетовую (m2 = 390 нм)?Муфельная печь, потребляющая мощность Р = 1,2 кВт, имеет отверстие площадью S = 150 см2. Определить долю мощности, рассеиваемой стенками печи, если температура ее внутренней поверхности равна 1 кК. Средняя энергетическая светимость  поверхности Земли равна 0,54 Дж/(см2·мин). Какова должна быть температура Т поверхности Земли, если условно считать, что она излучает как серое тело с коэффициентом черноты aT = 0,25?Исследование спектра излучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности энергетической светимости соответствует длине волны = 500 нм. Принимая Солнце за чёрное тело, определить энергетическую светимость Re Солнца и поток Фе излучаемой им энергии. Максимальная спектральная плотность энергетической светимости чёрного тела  . На какую длину волны max она приходится?На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны = 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0 = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии? На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетовых лучей (0,25 мкм). Фототок прекращается при минимальной задерживающей разности потенциалов Uз = 0,96 В. Определить работу выхода А электронов из металла. На фотоэлемент с катодом из лития падают лучи с длиной волны = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов Uз, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок. Красная граница фотоэффекта для цинка 0 = 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию  фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падают лучи с длиной волны = 200 нм. Фотон с энергией ф = 10 эВ падает на серебряную пластину и вызывает фотоэффект. Определить импульс p, полученный пластиной, если принять, что скорости движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластин. На поверхность площадью S = 100 см2 в единицу времени падает световая энергия 1,05 Дж/с. Найти давление света, если поверхность полностью отражает и полностью поглощает падающее на неё лучи. Монохроматический пучок света ( = 490 нм) при нормальном падении на поверхность, производит световое давление р = 4,9 мкПа. Какое количество фотонов падает в единицу времени на единицу площади этой поверхности? Коэффициент отражения 0,25. Давление света, производимое на зеркальную поверхность, равно 60 мПа. Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности, если длина волны  света, падающего на поверхность, равна 0,63 мкм.На зеркальную поверхность площадью 6,4 см2 падает нормально поток излучения Фе = 1,8 Вт. Определить давление р и силу давления F света на эту поверхность. Давление света с длиной волны = 520 нм, падающего нормально на зачернённую поверхность, равно 4 нПа. Определить число N фотонов, падающих за  1 мин на площадь S = 5 мм2 этой поверхности.В результате эффекта Комптона на свободных электронах фотон с энергией 1 = 1,02 Мэв был рассеян на угол = 150. Определить энергию рассеянного фотона 2.Фотон с энергией 1 = 0,25 МэВ рассеялся на свободном электроне. Энергия рассеянного фотона 2 = 0,2 МэВ. Определить угол рассеяния . Какая доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол = /2. Энергия фотона до рассеяния 1 = 0,51 МэВ. Определить импульс рe электрона отдачи, если фотон с энергией 1 = 1,53 МэВ в результате рассеяния на свободном электроне потерял 1/3 своей энергии. Фотон при эффекте Комптона на свободном электроне был рассеян на угол  90. Определить импульс рe электрона отдачи, если энергия фотона до рассеяния была равна 1 = 1,02 МэВ.Найти дебройлевскую длину для электрона, движущегося по круговой орбите атома водорода, находящегося в основном состоянии. Определить длину волны де Бройля электронов, бомбардирующих антикатод рентгеновской трубки, если граница сплошного рентгеновского спектра приходится на длину волны = 3 нм. Электрон движется по окружности радиусом R = 0,5 см в однородном магнитном поле с индукцией B = 8 мТл. Определить длину волны де Бройля электрона. Какой кинетической энергией  должен обладать электрон, чтобы дебройлевская длина волны электрона была равна его комптоновской длине волны  ?Масса  движущегося электрона в два раза больше массы покоя  . Определить длину волны де Бройля для такого электрона.Электрон с кинетической энергией = 10 эВ находится в металлической пылинке диаметром d = 1,5 мкм. Оценить относительную неопределенность  , с которой может быть найдена скорость электрона.Во сколько раз дебройлевская длина волны l частицы меньше неопределенности Dх ее координаты, которая соответствует относительной неопределенности проекции импульса px / px = 2 %? Предполагая, что неопределенность координаты  движущейся частицы равна дебройлевской длине волны l, определить относительную неопределенность Dрх/ рх импульса этой частицы.Атом испустил фотон с длиной волны = 800 нм. Продолжительность излучения = 10 нс. Определить наибольшую точность D / , с которой может быть измерена длина волны излучения. Используя соотношение неопределенностей Dх×Dрх , оценить низший энергетический уровень электрона в атоме водорода. Принять линейные размеры атома 0,1 нм. 3.71–3.75. Частица находится в бесконечно глубокой одномерной прямоугольной «потенциальной яме» (рис. 4) шириной  . Для состояния частицы, характеризуемого квантовым числом  (табл. 9), Определить плотность вероятности  обнаружения частицы в точке с координатой  , вероятность  нахождения частицы в интервале  и энергию  частицы в указанном состоянии, изобразить графически зависимость  . Рисунок 4 Таблица 9
Определить, какая доля  первоначального количества ядер изотопа  распадается через пять лет.Определить число N атомов радиоактивного препарата йода  массой m = 0,5 мкг, распавшихся в течение семи суток.За 8 суток распалось ¾ начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить период Т1/2 полураспада этого изотопа. Определить число ядер  , распадающихся в течение 1 минуты в радиоактивном изотопе фосфора  массой 1 мг.Определить, какая доля радиоактивного изотопа  распадается за 25 суток.ПРИЛОЖЕНИЕ Универсальные физические постоянные
Эффективный диаметр молекулы газов
Период полураспада радиоактивных изотопов
 Составители Татьяна Леонидовна Ким Таисия Васильевна Лавряшина Анатолий Александрович Мальшин ФИЗИКА Методические указания к контрольным работам для студентов направления подготовки 21.05.04 «Горное дело» заочной формы обучения Печатается в авторской редакции Подписано в печать 18.04.2016. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 2,2. Тираж 56 экз. Заказ. КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Издательский центр КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А. |
