физика. Решение 1 Клин можно считать пленкой переменной толщины. Когерентные лучи 1 и 2 получаются в этом случае при отражении от нижней и верхней грани клина Рис отражение когерентных лучей от граней клина

• Название: Решение 1 Клин можно считать пленкой переменной толщины. Когерентные лучи 1 и 2 получаются в этом случае при отражении от нижней и верхней грани клина Рис отражение когерентных лучей от граней клина
• Анкор: физика
• Дата: 10.05.2023
• Размер: 424.45 Kb.
• Имя файла: физика.docx
• Тип: Решение; #1118331

№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. 
Дано:



n = 1.33
l = 0.01 м
Найти:
N - ?

Решение
1)Клин можно считать пленкой переменной толщины. Когерентные лучи 1 и 2 получаются в этом случае при отражении от нижней и верхней грани клина


Рис.1. отражение когерентных лучей от граней клина

2)Так как интерференция на клине наблюдается при малых преломляющих углах клина, лучи, отраженные от верхней и нижней граней, можно считать параллельными.

3)Оптическая разность хода двух лучей складывается из разности оптических длин путей этих лучей   и половины длины волны, представляющей собой добавочную разность хода, возникающую при отражении от оптически более плотной среды => условие интерференции для минимума излучения может быть записано в виде:

(1)
Где п – показатель преломления стекла,   - толщина клина в том месте, где наблюдается темная полоса, соответствующая порядку k,   - угол преломления,   - длина волны излучения.

Учитывая, что угол падения равен   , косинус этого угла составит тогда 1, то:

Пусть темной полосе, порядок которой равен k + N соответствует толщина  , тогда учитывая малость преломляющего угла призмы можно записать:

  (2)
Тогда можно записать, что ширина интерференционной полосы составит:

При интерференции от клина мы можем записать формулу, которая описывает данный процесс:

Откуда получим, что число линий на 1 см длины составит:

Подставим числовые данные в полученную формулу:

N=5
Ответ: число полос равно 5.
№2.

 При освещении катода светом с длиной волны сначала   = 440 нм, а затем   = 680 нм обнаружили, что запирающий потенциал изменился в 3 раза. Определить работу выхода электрона   = из катода. Сравните скорости электронов   и   , с которыми они вылетают из катода. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ней ток насыщения   и задерживающий потенциал   .
Дано:









Найти:





Решение Для решения задания можно использовать формулу закона Эйнштейна для фотоэффекта.

 (1)
Задерживающий потенциал, приложенный к фотоэлементу, будет тормозить поток фотоэлектронов и при некотором значении тормозящего напряжения приведет к тому, что все электроны будут тормозится и фототок исчезнет.
Тогда можно записать:


В таком случае для первого и второго облучения катода можно записать:


Поскольку запирающий потенциал изменился в 3 раза, то приравняв формулы мы получим равенство:







Вычислим величину задерживающего потенциала, подставив в полученную формулу данные в условии числовые значения:




=>работа выхода электрона составит:



Отношение скоростей фотоэлектронов составит:

 

 



Допустим, что фотоэлемент включен в цепь. Передвигая движок потенциометра и снимая показания приборов, можно найти вольтамперную зависимость фотоэлемента. При 0  U через элемент проходит небольшой ток. Под действием света из анода вырываются электроны, и он заряжается положительно. Вырванные электроны вблизи 3 анода создают отрицательно заряженное облако, из которого большая часть электронов попадает обратно на анод (анод при 0  U притягивает электроны), а часть электронов из облака попадает на катод. Они и создают небольшой ток. Для прекращения фототока необходимо приложить обратное по знаку напряжение  , которое называют задерживающим напряжением. Если увеличивать напряжение, то по мере роста все большее число электронов за секунду попадает на катод. Облако из электронов вблизи анода редеет, а ток через фотоэлемент растет. При достаточно сильном поле облако из электронов вблизи анода полностью исчезнет. Все электроны, вымываемые из металла анода, будут попадать на катод - наступит насыщение: дальнейшее усиление поля в баллоне фотоэлемента не приведет к увеличению тока. Ток насыщения определяется тем количеством электронов, которые вырываются в секунду из металла.


Рис.2. ВАХ фотоэффекта.
Ответ:  №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. Ответ 𝑟 = 4 мм
Дано:

E=15 эВ

С=



m=

В=0,001 Тл
Найти:
R-?

Решение

Согласно условию задания поток фотонов ионизирует невозбужденный атомарный водород. В результате этого процесса мы получим ионы водорода.

Выбитые электроны имеют некоторую кинетическую энергию и скорость. Рассчитаем максимальную скорость электронов. Для этого вычислим значение энергии ионизации атома водорода, используя формулу:
 (1)

Подставив данные в условии числовые значения в формулу 1 получим

Согласно закону сохранения энергии энергия фотона распределяется на ионизацию атома водорода и на кинетическую энергию электрона, тогда кинетическая энергия составит: 15 – 13,6 = 1,4 эВ.

А скорость будет равна:

 (2)
Подставим данные в условии числовые значения в формулу 2

Поскольку скорость электрона на два порядка меньше скорости света, то релятивистскими эффектами возрастания массы можно пренебречь.

Для решения данной задачи нужно рассмотреть движение микрочастицы в магнитном поле и зависимости, которые описывают его движение в магнитном поле с индукцией В или напряженность поля Н.

Для этого выполним рисунок:



В магнитном поле микрочастица, как и любая заряженная частица, будет двигаться по винтовой линии. Сила Лоренца действует на нее в плоскости перпендикулярной вектору индукции магнитного поля и предоставляет ему центростремительное ускорение.

Тогда можно записать:

 (3)

Упростим формулу с учетом того, что  =90  :



R=

Проведем вычисление:

R= =3,985*
Энергетическая диаграмма атома водорода примет вид:



Ответ: R=3,985*
 .