ФИЗИКА РГР ВСЕ ЗАДАЧИ. Вариант задача 1
 Скачать 1.25 Mb.
|
2 - ВАРИАНТ№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. Ответ N = 5 Решение Дано:  рад n = 1.33 l = 1 см = 0.01 м Найти: N - ? Клин можно считать пленкой переменной толщины. Когерентные лучи 1 и 2 получаются в этом случае при отражении от верхней и нижней грани клина (см. рисунок).  Так как интерференция на клине наблюдается при малых преломляющих углах клина, лучи, отраженные от верхней и нижней граней, можно считать параллельными. 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.Таким образом условие интерференции для минимума излучения (черная полоса) может быть записано в виде:  (1)Где п – показатель преломления стекла,  - толщина клина в том месте, где наблюдается темная полоса, соответствующая номеру k,  - угол преломления,  - длина волны излучения.Учитывая, что угол падения равен  , косинус этого угла составит тогда 1, то:  Пусть темной полосе номер 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:   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 ток насыщения  и задерживающий потенциал  . Ответ = 1.33 эВ;  = 1.73Решение Дано:     Найти:   Для решения задания можно использовать формулу закона Эйнштейна для фотоэффекта.  (1)Для решения данного задания необходимо записать формулу закона А. Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта:  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:   Откуда 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 нас I определяется тем количеством электронов, которые вырываются в секунду из металла. 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 Решение Дано:      Найти:  Согласно условия 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, используем формулу:  (1) Согласно закона 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) 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  :  Проведем вычисление:   Энергетическая диаграмма атома водорода примет вид:  Ответ: . |