СОДЕРЖАНИЕ
0 - ВАРИАНТ 2
1 - ВАРИАНТ 11
2 - ВАРИАНТ 20
3 - ВАРИАНТ 27
4 - ВАРИАНТ 32
5 - ВАРИАНТ 38
6 - ВАРИАНТ 46
7 - ВАРИАНТ 53
0 - ВАРИАНТ
Задача 1:
Дифракционная решетка, имеющая 500 штрихов на 1 мм, имеет ширину 2см. На нее нормально падает свет с длинами волн  = 550 нм и неизвестной  . Определить минимальное различие  между и , если их необходимо разрешить во всех порядках? В каком порядке  достигается наилучшее разрешение для вашей решётки? Изобразите схему эксперимента с указанием рисунка дифракционной решетки, где проставлен ее период. Кроме этого, изобразите на рисунке дифракционную картину интенсивности света на экране, пронумеруйте все главные дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране. (∆𝜆𝑚𝑖𝑛 = 0.055 нм; = 3)
Дано:
|
Ширина дифракционной решетки вычисляется по формуле:
 (1)
Из формулы (1) выразим период дифракционной решетки:
 (2)
Зная, что из дифракционная решетка имеет 500 штрихов на 1 мм, то можно вычислить период дифракционной решетки. Вычислим период дифракционной решетки по формуле (2):
Рассчитаем количество штрихов на всей дифракционной решетке, для этого выразим N из формулы (1):
Вычислим количество штрихов на дифракционной решетке по формуле (3):
Запишем формулу разрешения дифракционной решетки для определенного порядка:
 (4)
Выразим из формулы (4) :
Так как нам известно из условий задачи, что дифракционная решетка разрешена во всех порядках, то рассмотрим  . Для разрешения дифракционной решетки  , то тогда  Вычислим по формуле (5) 
Найдем порядок, в котором достигается наилучшее разрешение для нашей дифракционной решетки. Так как по формуле (4) видно, что чем выше порядок, тем больше разрешение, то необходимо найти предельный порядок дифракционной решетки, он и будет порядком с наилучшим разрешением.
Для нахождения максимального порядка воспользуемся формулой определяющие условие главных дифракционных порядков:
Так как  не может быть больше 1, то тогда формула будет иметь следующий вид:
Выразим m из формулы (7):
По формуле (8) вычислим предельный порядок дифракционной решетки:
Так как порядок может быть только целым числом, то округлим его до целого в меньшую сторону
Рисунок дифракционной решетки:
Рисунок интенсивности света:
Ответ: 
|
|
Задача 2:
Уединенный цинковый шарик облучается светом с длиной волны λ=200нм. Определить: 1) с какой наибольшей скоростью  будут вылетать электроны из шарика? 2) до какого максимального потенциала  зарядится шарик, теряя фотоэлектроны? Работа выхода для цинка 4 эВ. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения 𝐼н и задерживающий потенциал 𝑈. (𝜐𝑚 = 8,826 ∙ 105 м/с; 𝜑𝑚 = 2.215 В;)
Дано:
|
Для решения задачи запишем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:
 (1)
Выразим из этой формулы  :
Частота падающего света  вычисляется по формуле:
Подставим формулу (3) в формулу (2):
Вычислим  , если:
 м/с
Под воздействием света вследствие фотоэффекта из материала шарика будут эмитироваться фотоэлектроны. В результате чего шарик будет приобретать положительный заряд и соответственно положительный потенциал.
Зарядка будет происходить до того момента, пока потенциальная энергия шарика не станет равной максимальной кинетической энергии фотоэлектронов:
 (5)
Тогда уравнение для Эйнштейна для фотоэффекта (1) примет вид:
 (6)
Выразим 
Подставим формулу (3) в формулу (7):
Вычислим по формуле (8), где
ВАХ:
Задерживающееся напряжение  вычисляется по следующей формуле:
Подставим формулу (1) в формулу (9) и выразим 
Подставим формулу (3) в формулу (10):
Вычислим по формуле (11):
Ток насыщения вычисляет  по следующей формуле:
Где n – это количество электронов, которые вылетают за 1 секунду. Так как нам оно нам не известно, мы не можем найти ток насыщения.
Ответ:  , 
|
|
Задача 3:
Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны 97,25 нм. Определите: 1) номер энергетического уровня возбужденного атома водорода; 2) радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода; 3) скорость электрона на орбите возбужденного атома водорода. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы из возбужденного состояния в основное для вашего случая, включая промежуточные переходы. (𝑛 = 4; 𝑟 = 8.48 ∙ 10^−10м; 𝜐 = 5.44 ∙ 10^5 м/с)
Дано:
Z = 1
|
Определим уровень возбужденного атома водорода, воспользовавшись выражением для энергии перехода с основного уровня на возбужденный:
Выразим из формулы (1) уровень возбуждения n:
Частота падающего света вычисляется по формуле:
Подставим формулу (3) в формулу (2):
Вычислим уровень возбуждения по формуле (4), если:
м/с
Так как уровень возбуждения — это целое число, то округлим полученный результат в меньшую сторону 
Рисунок энергетической диаграммы атома водорода при переходе из основного в возбужденное состояние электроном:
Радиус орбиты электрона вычисляется по формуле:
Вычислим радиус орбиты электрона, если:
Для нахождения скорости электрона воспользуемся формулой:
Вычислим скорость электрона по формуле (6), если:
Рисунок энергетической диаграммы атома водорода при переходе из возбужденного в основное состояние:
Ответ: n = 4,  , 
|
|
|
Скачать 1.25 Mb.