Задачи по физике (оптика). Рис. V. 14
 Скачать 276.5 Kb.
|
|
Рис. V.14. Расстояние между мнимыми источниками монохроматического света в опыте с зеркалами Френеля равно 0,4 мм, расстояние от мнимых источников света до экрана 3 м. Расстояние между центральным и ближайшим к нему максимумами света на экране равно 4,5мм. Определить длину световой волны. V.15. Расстояние между двумя щелями в опыте Юнга равно 0,3 мм. Расстояние щелей от экрана равно 2 м. Определить расстояние между светлыми интерференционными полосами на экране, если опыт проводится с желтым светом ( λ =0,6 мкм). V.16. Один луч от источника S монохроматического света ( λ =0,72 мкм) попадает в точку А экрана непосредственно, другой — после отражения от плоского зеркала В (рис). SA=2м, 5С==1 м, ВС =2 мм. Что будет наблюдаться в точке А в результате интерференции лучей - свет или темнота? V.17. На мыльную пленку падает нормально пучок лучей белого света. Какова минимальная толщина пленки, если в отраженном свете она представляется красной ( λ=7000 Å)? V.18. На мыльную пленку падает под углом 30° параллельный пучок лучей белого света. При наблюдении в отраженном свете пленка представляется зеленой ( λ=5000 Å). Определить минимальную толщину пленки. V.19. На стеклянную пластинку нанесен тонкий слой вещества (n=1,4). Пластинка освещается пучком параллельных лучей ( λ=0,54 мкм), падающих на пластинку нормально. Какую, толщину должен иметь слой, чтобы отраженные лучи имели наименьшую яркость? V.20. На тонкий стеклянный клин падает нормально параллельный пучок света ( λ=0,6 мкм). Определить уголмежду поверхностями клина, еслирасстояние между темнымиинтерференционными полосами (интерференционными минимумами) в отраженном свете равно 4 мм. V.21. Между двумяплоскопараллельными стеклянными пластинкамиположенными одна на другую, поместили тонкую проволочку. Проволочканаходится на расстоянии5 см от линии соприкосновения пластинок и ей параллельна. На верхнююпластинку в направлениинормали к ее поверхности падает монохроматический свет ( λ = 0,6 мкм). В отраженном свете на протяжении каждого сантиметра видно 20 интерференционных полос Найти толщину проволочки. V.22. Плосковыпуклая линза с оптической силой в 1 дп положена выпуклой стороной на плоскую поверхность стекла.Система освещается светом с длинойволны λ = 0,6 мкм,падающим нормально к плоской поверхности линзы. Определить расстояние между третьим и четвертым кольцами Ньютона, наблюдаемыми в отраженном свете. V.23. Плосковыпуклая линза срадиусом кривизны 1 м положена выпуклойстороной на плоскопараллельную стеклянную пластинку. На плоскую поверхность линзы падает нормально монохроматический свет( λ = 0,6 мкм). В отраженном свете наблюдаются кольца Ньютона. Когда пространство между линзой и пластинкой заполнили некоторой жидкостью, радиус пятого темного кольца уменьшился на 0,23 мм. Найти показатель преломления жидкости. V.24. Определить толщину воздушной прослойки между линзой и стеклянной пластинкой там,где в отраженном свете ( λ = 0,6 мкм) видно первое светлое кольцо Ньютона (первый интерференционный максимум). V.25. Плосковыпуклая линза с оптической силой 0,5 дп лежит на стеклянной пластинке. Радиус пятого темного кольца Ньютона в отраженном свете равен 1,5 мм. Определить длину световой волны. V.26. Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Радиус десятого темного кольца Ньютона в отраженном свете ( λ = 589 Å) равен 1,25 мм. Определить фокусное расстояние линзы, если она изготовлена из стекла с показателем преломления 1,6. V.27. Точка наблюдения находится на расстоянии 0,5 м от плоского фронта световой волны ( λ = 0,5 мкм), Найти отношение площадей центральной и четвертой зон Френеля. V.28. Радиус четвертой зоны Френеля для плоского волнового фронта равен 3 см. Определить радиус двадцать пятой зоны. V.29. В непрозрачном экране сделано круглое отверстие диаметром 4 мм. Экран освещается падающим нормально пучком параллельных лучей ( λ = 0,5 мкм). Точка наблюдения находится на оси отверстия на расстоянии 1 м от него. Сколько зон Френеля укладывается в отверстии? В место наблюдения помещен экран. Темное или светлое пятно будет видно в центре дифракционной картины? V.30. Узкая щель шириною 0,1. мм освещена монохроматическим светом ( λ=0,5 мкм) и рассматривается наблюдателем, находящимся за щелью. Что видит глаз наблюдателя, если луч зрения образует с нормалью к плоскости щели угол 17 о То же, угол 43 о ? (При решении использовать метод зон Френеля.) V.31. Дифракционная решетка освещена белым светом, падающим нормально. Спектры второго в третьего порядков частично накладываются друг на друга. На какую длину волны в спектре третьего порядка накладывается середина желтой части спектра второго порядка, соответствующая длине волны 0,575 мкм? V.32. На дифракционную решетку, содержащую 100 штрихов на 1 мм падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на спектр второго порядка. Чтобы навести трубу на другой спектр второго порядка, ее нужно повернуть на угол 14 о . Определить длину световой волны. V.33. На дифракционную решетку, содержащую 400 штрихов на.1 мм, падает нормально монохроматический свет ( λ =0,6 мкм). Найти общее число днфракционных максимумов, которые дает эта решетка. Определить угол отклонения последнего максимума. V.34. Перед объективом фотокамеры установлена дифракционная решетка с периодом 0,002 мм. На решетку падает нормально пучок лучей белого света. Определить длину спектра первого порядка на фотоснимке, если фокусное расстояние объектива 21 см и пленка чувствительна к лучам с длиной волны от 3100 Å до 6800 Å. V.35. Какое наименьшее, число штрихов должна содержать дифракционная решетка, чтобы в спектре первого порядка можно было видеть раздельно две желтые линии натрия с длинами волн 5890 и 5896 Å? V.36. Диаметр объектива телескопа равен 8 см. Мож-но ли видеть в него раздельно две звезды, угловое расстояние между которыми равно 1 о ? (Подсчет сделать для длины волны 5000 Å) V.37. Определить длину волны рентгеновых лучей, падающих на кристалл кальцита, если дифракционный максимум первого порядка наблюдается при угле скольжения 3°. Постоянная решетки кальцита равна 3,04 Å. V.38. Определить постоянную решетки кристалла хлористого калия, если для параллельного пучка рентгеновых лучей ( λ = 1,93 Å) дифракционный максимум втррого порядка наблюдается при угле скольжения 18°. V.39. Угол максимальной поляризации при отражений от кристалла каменной соли равен 57°05 / Определить скорость распространения света в этом кристалле. V.40. Луч света, идущий в воздухе, падает на поверхность жидкости под углом 50°. Определить угол преломления луча, если отраженный луч максимально поляри--зован. V.41. Луч света последовательно проходит через два николя, главные плоскости которых образуют между собой угол 50°. Принимая, что в каждом николе теряется 10% падающего на него света, найти, во сколько раз луч, выходящий из второго николя, ослаблен по сравнению, с лучом, падающим на первый николь. V.42. Угол между плоскостями поляризации двух призм николя равен 60°. Как и во сколько раз изменится интенсивность света, прошедшего через николи, если этот угол уменьшится до 45°? (Поглощение света в николях, не учитывать.) V.43. При прохождении света через слой 10% НОГО сахарного раствора толщиною 15 см плоскость поляризации света повернулась на угол 12°,9. В другом растворе, взятом в слое толщиной 12 см, плоскость поляризации повернулась на 7°,2. Найти концентрацию второго раствора. V.44. Какой толщины пластинку кварца нужно поместить между скрещенными николями, чтобы поле зрения стало максимально светлым, если опыт проводится с желтым светом, для которого постоянная вращения кварца равна 22° на 1 мм толщины пластинки. V.45. Между скрещенными николями поместили пластинку кварца толщиной 3 мм, в результате чего поле зрения стало максимально светлым. Определить постоянную вращения используемого в опыте кварца для монохроматического света. Таблица 1 Вариант. 1 V.14 V.20 V.27 V.34 V.40 2 V.15 V.21 V.28 V.35 V.39 3 V.16 V.22 V.29 V.36 V.41 4 V.17 V.23 V.30 V.37 V.42 5 V.18 V.24 V.31 V.38 V.43 6 V.I 9 V.25 V.32 V.33 V.44 7 V.14 V.26 V.28 V.37 V.45 8 V.15 V.23 V.27 V.38 V.41 9 V.16 V.20 V.29 V.35 V.42 10 V.17 V.21 V.30 V.34 V.43 Вариант Номера задач 1 VI.5 VI.9 VI.16 VI.26 V1.35 VI.44 VI.49 VI.59 2 VI.4 VI.7 VI.17 VI,24 VI.39 VI.43 VI.48 VI.60 3 VI.3 VI.8 V1.15 V1.25 VI.34 VI.42 VI.51 VI.61 4 VI.2 VI.13 V1.18 VI.27 VI.36 VI.41 V1.50 VI.62 5 VI.1 V1.11 VI.19 VI.28 VI.37 VI.46 VI.52 VI.63 6 VI.6 VI.14 VI.20 VI.29 VI.38 VI.45 VI.53 VI.58 7 VI.4 VI.13 VI.22 VI.33 VI.39 VI.47 VI.54 VI.59 8 VI.3 VI.10 V1.21 V1.30 V1.35 VI.43 VI.55 VI.60 9 VI.2 VI.12 V1.23 VI.31 V1.40 VI.44 VI.56 VI.61 10 VI.1 VI.8 VI.19 V1.32 VI.36 VI.46 V1.57 VI.62 Контрольная работа №6 (Атомная и ядерная физика) VI.1. Определить энергию, излучаемую через смотровое окошко печи в течение 1 мин. Температура печи 1500° К, площадь смотрового окошка 10 см 2 . Принять излучение печи за излучение абсолютно черного тела. VI.2. Из смотрового окошка печи за 5 мин излучается 6,3 ккал. Площадь окошка равна 3 см 2 . Принимая, что окошко излучает как абсолютно черное тело, определить температуру печи. VI.3. Температура абсолютно черного тела поддерживается равной 1000° К. Определить, на сколько процентов возрастет его энергетическая светимость при повышении температуры на 1° К. VI.4. Максимум излучения абсолютно черного тела при нагревании переместился с λ=0,8 мкм на λ=0,6 мкм. Определить, во сколько раз изменилась спектральная плотность энергетической светимости. VI.5. Максимум спектральной энергетической светимости (испускательной способности) абсолютно черного тела приходится на длину волны в 2 мкм. На какую длину волны он сместится, если температура тела увеличится на 350 град? VI.6. Вследствие изменения температуры абсолютно черного тела максимум спектральной энергетической светимости переместился с 500 нм на 600 нм. Во сколько раз изменилась суммарная энергетическая светимость тела? VI.7. Красная граница фотоэффекта для рубидия равна 810 нм. Определить работу выхода. VI.8. Будет ли иметь место фотоэффект, если на се ребро направить ультрафиолетовые лучи с длиной волны 300 нм? VI.9. На слой калия в фотоэлементе падают ультра фиолетовые лучи с длиной волны 240 нм. Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужна задерживающая разность потенциалов не менее 3 в. Определить работу выхода в электронвольтах. VI.10. Определить кинетическую энергию электронов, вылетевших из цинка при освещении его лучами с длиной волны 220 нм. V1.11. Красная граница фотоэффекта для цезия равна 620 нм. Определить кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов при освещении цезия мoнoxpомaтическим светом с длиной волны 0,505 мкм. VI.12. На металлическую пластинку падает монохроматический пучок света с длиной волны 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается разностью потенциалов в 1 в. Определить работу выхода и красную границу фотоэффекта. VI.13. На металлическую пластинку падают рентгеновские лучи с длиной волны 0,05 нм. Определить максимальную скорость фотоэлектронов. (Работой выхода пренебречь.) VI.14. Какая доля энергии фотона израсходована на работу вырывания фотоэлектрона, если красная граница, фотоэффекта равна 600 нм и кинетическая энергия фотоэлектрона 3 эв? VI.15. Определить энергию, массу и импульс (количество движения) фотона, которому соответствует длина волны 662 нм. VI.16. На черную поверхность площадью в 4 см 2 падает лучистый поток 0,6 вт. Определить световое давление и силу светового давления на эту поверхность. VI.17. Фотон ( λ = 0,01 нм) при соударении со свободным электроном испытал комптоновское рассеяние под углом 60°. Какая длина волны соответствует фотону, получившемуся после рассеяния? VI.18. Определить максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии света на свободных электронах. VI.19. Монохроматический параллельный пучок света ( λ = 0,662 мкм) нормально падает на зачерненную поверхность. Определить количество фотонов, ежесекундно поглощаемых 1 см 2 поверхности, если давление света на поверхность равно 0,1 н/м 2 . VI.20. На зеркало с идеально отражающей поверхностью нормально падает свет от электрической дуги. Площадь зеркала 0,3 см 2 . Определить величину импульса, полученного зеркалом, если плотность потока световой энергии, падающей на него, равна 10 вт/см 2 , а время освещения - 1 сек. V1.21. Фотон, рассеянный в результате эффекта Комптона на угол 60°, имеет энергию 0,51 Мэв. Определить, сколько процентов энергии передал фотон электрону. VI.22. Фотон с энергией 1,02 Мэв в результате эффекта Комптона был рассеян на 180°. Определить энергию рассеянного фотона. VI.23. Фотон с энергией 0,51 Мэв при эффекте Комптона был рассеян назад (на угол 180°). Определить импульс рассеянного фотона. V1.24. Вычислить длину волны, соответствующую второй линии ультрафиолетовой серии спектра водорода. V1.25. Определить длину волны, соответствующую третьей линии серии Бальмера. V1.26. Определить энергию фотона, испускаемого атомом водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую. VI.27. Какую наименьшую энергию нужно сообщить электрону, находящемуся на первой орбите в атоме водорода, чтобы электрон удалился в бесконечность? VI.28. Рентгеновская трубка работает под напряжением в 60 кв. Определить длину волны, соответствующую коротковолновой границе сплошного рентгеновского спектра. VI.29. Определить скорость электронов, падающих на антикатод рентгеновской трубки, если наименьшая длина волны в сплошном спектре рентгеновских лучей равна 1 нм. VI.30. На каком энергетическом уровне находятся возбужденные атомы водорода, если они испускают только три спектральные линии? Определить энергию возбуждения атома водорода и наименьшую длину волны в спектре испускания. (Решение пояснить схемой энергетических уровней с обозначением переходов электрона.) V1.31. Атом водорода в основном состоянии поглотил квант света с длиной волны 121,5 нм. Определить радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода. V1.32. Рентгеновская трубка работает под напряжением 60 кв. Определить коротковолновую границу сплошного рентгеновского спектра. V1.33. Определить длину волны де Бройля для электрона, находящегося на второй боровской орбите в атоме водорода, если радиус этой орбиты равен 0,212 нм. VI.34. Найти длину волны де Бройля, соответствующую электрону с кинетической энергией 1000 эв. VI.35. Определить длину волны де Бройля для электрона, летящего со скоростью, равной 0,8 скорости света. Учесть изменение массы со скоростью. VI.36. Определить длину волны де Бройля для электрона, движущегося по круговой орбите атома водорода, находящегося в основном состоянии. VI.37. Определить длину волны де Бройля для электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов в 1 и 510 кв. VI.38. Определить длину волны де Бройля для протона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов в 1 и 6938 Мэв. VI.39. Определить длину волны де Бройля для электрона, движущегося со скоростью 0,01 и 0,8 с (с—скорость света в вакууме). VI.40. Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра равна 0,1 нм. Определить длину волны де Бройля электронов, падающих на антикатод рентгеновской трубки. VI.41. В какой элемент превратился висмут 83 Bi 213 после одного альфа-распада и двух бета-распадов. Написать и объяснить реакцию распада. VI.42. Из каждого миллиарда атомов радиоактивного изотопа в 1 сек распадается 8000 атомов. Определить период полураспада. VI.43. Сколько атомов распадается в 1 сек в 1 г плутония 240? VI.44. Масса препарата актиния равна 16 мг. Сколько миллиграммов актиния распадается за один месяц? V1.45. Число радиоактивных атомов изотопа 84 Bi 210 уменьшилось на 13% в течение одних суток. Определить период полураспада. V1.46. Определить, сколько ядер в 1 мг радиоактивного препарата церия ( 58 Ce 144 ) распадается в течение суток и в течение одного года. VI.47. Определить активность препарата радиоактивного натрия 11 Na 24 , масса которого 5 мкг. VI.48. Ядро атома состоит из одного протона и одного нейтрона. Энергия связи ядра равна 2,18 Мэв. Определить массу ядра, а также массу нейтрального атома, имеющего такое ядро. VI.49. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра атома берилия 11 Ве 9 V1.50. То же, для ядра атома гелия 2 Не 4 VI.51. То же, для ядра атома лития 3 Li 7 VI.52. Вычислить энергию ядерной реакции 1 H 3 + 1 H 2 -> 2 He 4 + 0 n 1 . Выделяется или поглощается эта энергия? VI.53. То же для реакции 1 H 3 + 1 H 1 -> 2 He 3 + 0 n 1 VI.54. То же для реакции 3 Li 6 + 0 n 1 -> 2 He 4 + 1 H 3 VI.55. Вычислить энергию связи ядра изотопа 1 H 3 . Вычислить также удельную энергию связи (энергию связи, приходящуюся на один нуклон) для этого ядра. VI.56. Действуя γ-лучами на дейтон, можно расщепить его на два нуклона. Написать уравнение ядерной реакции и определить минимальную энергию γ -кванта, способного вызвать такое расщепление. VI.57. Термоядерное взаимодействие двух дейтонов ведет к превращению двух типов: 1) c образованием 2 Не 3 ; 2) с образованием 1 T 3 Напишите эти ядерные реакции и определите энергетические эффекты этих реакций. VI.58. Столкнувшись друг с другом, электрон и позитрон превратились в два одинаковых фотона. Определить энергию каждого фотона и соответствующую длину волны, если кинетической энергией электрона и позитрона до столкновения можно пренебречь. VI.59. Фотон превратился в пару электрон-позитрон. Кинетическая энергия каждой частицы одинакова и равна 0,8 Мэв. Определить энергию фотона в мегаэлектрон-вольтах. | VI.60. Фотон с энергией 3 Мэв превратился в пару частиц - электрон и позитрон, кинетические энергии которых оказались одинаковыми. Определить кинетическую энергию каждой частицы. VI.61. Электрон и позитрон с одинаковой кинетической энергией равной 0,5 Мэв, соединившись, превратились в два одинаковых фотона. Определить длину волны, соответствующую каждому из этих фотонов. VI.62. Параллельный пучок γ-лучей с энергией 1 Мэв проходит через свинцовый экран. Определить толщину экрана, снижающего интенсивность излучения в 1000 раз, (см. рис.1). VI.63. Решить задачу VI.62, заменив свинцовый экран железным, и приняв энергию γ-лучей равной 2,5 Мэв. VI.57. Термоядерное взаимодействие двух дейтонов ведет к превращению двух типов: 1) с образованием 2 Не 3 и 2) с образованием 1 T 3 . Напишите эти ядерные реакции и определите энергетические эффекты этих реакций. VI.58. Столкнувшись друг с другом, электрон и позитрон превратились в два одинаковых фотона. Определить энергию каждого фотона и соответствующую длину волны, если кинетической энергией электрона и позитрона до столкновения можно пренебречь. VI.59. Фотон превратился в пару электрон-позитрон. Кинетическая энергия каждой частицы одинакова и равна 0,8 Мэв. Определить энергию фотона в мегаэлектрон-вольтах. | VI.60. Фотон с энергией 3 Мэв превратился в пару частиц - электрон и позитрон, кинетические энергии которых оказались одинаковыми. Определить кинетическую энергию каждой частицы. VI.61. Электрон и позитрон с одинаковой кинетической энергией равной 0,5 Мэв, соединившись, превратились в два одинаковых фотона. Определить длину волны, соответствующую каждому из этих фотонов. VI.62. Параллельный пучок γ-лучей с энергией 1 Мэв проходит через свинцовый экран. Определить толщину экрана, снижающего интенсивность излучения в 1000 раз, (см. рис.1). VI.63. Решить задачу VI.62, заменив свинцовый экран железным, и приняв энергию γ-лучей равной 2,5 Мэв |