Трофимова Т.И., Павлова З.Г. - Сборник задач по курсу физики с регениями (1092346), страница 33
Текст из файла (страница 33)
если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряженностью Е = 10 В/см. Красная граница фотоэффекта для серебра Лс — — 264 нм Фотоны с энергией е = 5 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода А = 4,7 эВ Определите максимальный импульс, передаваемый поверхности этого металла при вылете электрона с=-5 эВ = 8 А=4,7 эВ = =752 10 ОтВЕт р = 2,96 10 ц кг м~с. П и освещении катода вакуумного фотоэлемента монохромати- Р ческим светом с длиной волны Я = 310 нм фототок прекращается при некотором задерживающем напряжении При увеличении длины волны на 25% задерживающее напряжение оказывается меньше на 0,8 В.
Определите по этим экспериментальным давным постоянную Планка. 2) — 310 нм = 3,1 10' 2,=1,25Л из = 17, - 617 60=08 В ~фф~ ь Определите энергию фотона, при которой его эквивалентная масса равна массе покоя электрона. Ответ выразите в электрон-вольтах пределите максимальную скорость о фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка (работа выхода А = 4 эВ), при облучении у -излучением с длиной волны Л = 2,47 пм. е = ае е (ЭВ) =2,47 10 .и = 0,503 10" эВ = 0,503 МэВ. е»А=4 эВ.
ф344- ° Определите, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого 2 =0,5 мкм, Ошан е=Š— Е = ас 2 2 2 Дана ~ Решение пе Лт, Р— 2 е ОтЕЕт и ! 4б км2с Ответ $'„- ' Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов (У = 9,8 В, Определите для фотона с длиной волны Л = 0,5 мкм ! ) его энер- гию; 2) импульс; 3) массу. Решение ш 2е(l р, = л2,пи,/2и~,еЬ', ОШИЕт !) с=2,48 эВ; 2) р=1,33 10 22 кг м!с, 3) а=4,43 1О кг. Р Ре.
л— Отеет л = 392 (4б62 < 467'> 2 4 22 /с =1— (е+ ас ) 2 Г2;72 = — -,, е ь ас 2 4 те ишан (е+ ас2)2 Р, =Р Л=О5 мк =5. !О'м еш16 !О О = 9,8 В о Ре е 2е 2 2ео 2 6 Ре Р л' 6 2~2иг,еУ ОтВЕт т=8 К. ОИЫЕ)И 11 = 935 км/с. й Р= пп' 1171/ /7 /Э ! — 11: с З/! — гг,г С ОИЫЕИ) с = 0,77с. <4б8 > 469 Определите температуру, прн когорой средняя энергия молев).г трехатомного газа равна энергии фотонов.
соответствующих излучению Л = 600 нм. Определите, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона. длина волны которого 2 = 0,5 мкм. Определите, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого Л = 2 пм. 663 !О и Дж с .3 10 м/с ь= — =9,9 1О Дж=0,62МэВ: 210' м Егг — — 9,! ! !О кг (3 !О м/с) =8,2 !О '" Дж=0,5! МэВ; с/г А '- - = —,гг- -/:г. г:.:-= „-г. 11'", г/г. ': ° г' " ',Д Докажите, что световое давление, оказываемое на поверхность тела потоком монохроматического излучения, падающего перпендикулярно поверхности, в случае идеального зеркала равно 277, а в случае полностью поглощающей поверхности равно гг, где н — объемная плотность энергии излучения.
'~~Я Давление монохроматического света с длиной волны Я = 500 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающим лучам, равно 0,12 мкПа. Определите число фотонов, падающих ежесекундно на! м' поверхности, На идеально отражающую поверхность плошадью Я = 5 смг за время / = 3 мин нормально падает монохроматический свет, энергия которого Н' = 9 Дж. Определите: 1) облученность поверхности; 2) световое давление, оказываемое на поверхность. Ответ р = гйб и, )Р2 рЯ!с Ю= — = —. Ьс Ь У = 452 0~~. 471 Определите давление света на стенки электрической 150-ваттной лампочки, принимая, что вся потребляемая мощность идет на излучение и стенки лампочки отражают ! 5% падающего на них света. Считайте лампочку сферическим сосудом радиуса 4 см.
Давление монохроматического света с длиной волны Л = 500 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на поверхность площадью 40 см' за одну секунду. Давление р монохроматического света с длиной волны Х = боо нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, составляет 0,1 мкПа, Определите: 1) концентрацию л фотонов в световом пучке; 2) число Дг фотонов, падающих ежесекундно на 1 м' поверхности.
ОтВЕт !) =З,О2 !О" —; г) Лг=9,0б !О'". На Идеально отражавшую поверхность нормально падает моно- хроматический свет с длиной волны 2 = 0,55 мкм. Поток излучения Ф, составляет 0,45 Вт. Определите: 1) число фотонов Лг, падающих на поверх- ность за время г = 3 с; 2) силу давления, испытываемую этой поверхностью. зд,), Л;=ЛчЛ (1 — созда), д,= д, 0502) ! 5 озд,) Л' л; =15л+15Л вЂ” 15Лс созд, 2 создз — 1), Отт«истт«Л = 3 б4 пм. ОШ««ИШ л = 55,3 пм, Лг (созд=О), '~ =а) ~!э~1 Плоская световая волна интенсивностью У = 0,1 Вт!см' падает пол углом гг = 30' на плоскую отражающую поверхность с коэффициентом отражения р = 0,7 .
Используя квантовые представления, определите нормальное давление, оказываемое светом на эту поверхность. Ответ т(1+ Р) соз а=4,25 мкПа. с Рассматривая особенности механизма комптоновского рассеяния. обьясните: 1)почему длина волны рассеянного излучения больше, чем длина волны падающего излучения; 2) наличие в составе рассеянного излучения "несмещенной" линии. Определите длину волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии э гого излучения под углом д = бО' длина волны рассеянного излучения оказалась равной 57 пм. Фотон с энергией е = 1,025 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определите угол рассеяния фотона, если длина волны рассеянного фотона оказалась равной комптоновской длине волны Лс = 2,43 пм. ;5339 Узкий пучок монохроматнческого рентгеновского излучения падает на рассеивающее вещество.
Оказывается. что длины волн рассеянногоподуглами д, = бО' и д, =120' излученияотличаютсяв1,5 раза. Определи~с длину волны падающего излучения, предполагая, что рассеяние происходит на свободных электронах. "дг фЩ' Фотон с длиной волны л =-.
5 пм испытал комптоновскос рассея- мюЗ!г ние под углом д = 90' на первоначально покоившемся свободном электроне. Определите: 1) изменение длины волны прирассеянии; 2) энергию электрона отдачи; 3) импульс электрона отдачи. 1) Ъ~ 243 2) 1У 813 В 3) ! 10 Т, =417 В. ОРИ8Е1И Екэ = 1,89 эВ. ОИФЮ6ЧИ вЂ”, = 0,461 Е ОИ8ЕЕШ е' = 83,7 кзВ. (1 11 5 12 3 ~ 36 Т, =106 В. Е,„= 3,41 В, Е,„= 1,89 зВ. (475~ Фотон с энергией е = 0,25 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне.
Определите кинетическую энергию электрона отдачи, если длина волны рассеянного фотона изменилась на 20; к Фотон с энергией 0,3 МэВ рассеялся под углом д = 180' на свободном электроне. Определите долю энергии феона, приходящуюся на рассеянный фотон. Фотон с энергией 100 кэВ в результате ком птоновского эффекта рассеялся при соударении со свободным электроном на угол д = л/2. Определите энергию фотона после рассеяния. Фотоне энергией ь = 0,25 МэВ рассеялся под углом д =120" на первоначально покоившемся электроне, Определите кинетическую энергию электрона отдачи. 6. Элементы квантовой физики атомов, молекул и твердых тел б.1. Теория атома водорода по Бору Определите энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на второй.
Определите максимальную и минимальную энергии фотона в ви- димой серии спектра водорода (серии Вальмера). Е,, Е,„ (1 Е = лй~ — — — ~= — лЕ. ~2" ~ 4 Ответ 1, 1 — = В'.—, Л, 4 (! ~) Лг - -— -- 364 нм. 4 Я' 1, 1 — = Я' —, Лз 9 Лл Л = — =820 нм 9 Я' бз ч у-Л вЂ” 1- — г ° (471',> :"е ээ Определите длину волны Л. соответствующую второй спектральной линии в серии Пашена. Максимальная длина волны спектральной водородной линии серии Лаймана равна 0,12 мкм. Предполагая, что постоянная Ридберга неизвестна, определите максимальную длину волны линии серии Бальмера Определите длину волны спектральной линии, соответствующей переходу электрона в атоме водорода с шестой боровской орбигы на вторую К какой серии относится эта линия и какая она по счетут ОПХВЮП Л = 0,41 мкм, четвертая линиясе инБальме а.
Определите длины волн, соответствующие: 1) границе серии Лаймана, 2) границе серии Бальмера; 3) границе серии Пашена. Проанализируйте результаты, ОИЫВРИ 1) Л, = 91 нм, область ультрафиолета, 2) Л = 364 нм, вблизи видимого фиолетового излучения, 3) Лз = 820 нм, область инфракрасного излучения. ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° В ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Ф Ф ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Обобщенная формула Бальмера где и — частота спектральных линий в спектре атома водорода; М вЂ” постоянная Ридберга; лг определяет серию (лг = 1, 2, 3,,), л определяет отдельные линии соответствующей серии (л = лг + 1, лг е 2, ...): вг = 1 (серия Лаймапа), т = 2 (серия Бальмера), вг = 3 (серия Пашена), лг = 4 (серия Брэкета), вг = 5 (серия Пфунда), лг = 6 (серия Хэмфри).
9 1 Лг 8 Я' и 4 3 16 1 Лз = 15 Я' 4 36 1 5 й'' :,=( 1,(1 Серия Брэкета — = Я'~ — —— Л4 4 и 5 16 ! Л5 3 )!'* Е::Л,= ( ,(1 Серия Пфунда — = Я'( — г — — г~ . Л, (5з 144 1 Лб 7 71' :,= (- ,(1 Серия Хэмфри — = К'~ — — — ~ . Ле 6 и 2 3 Постоянная Ридберга Постоянная Планка Ответ А!=и(и-1)72. (478) Атом водорода находится в возбужденном состоянии, характеризуемом главным квантовым числом и = 4.
Определите возможные спектральные линии в спектре водорода, появляюшиеся при переходе атома из возбужденного состояния в основное. Отовт Л, =1,21 1О ~ м; Л,=1,02 !О ~ м; Лз=0,97 10 м; Лд — — 654.10 м; Лз--485 10 ~ м; Ле--!87.10 м. ° ° ° ° ° ° ° ° ° $ ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Ф ° ° ° Основные физические постоянные !1 = 3 29 101 с' )!'=1,10 10 м-' 6=6,63 10 Дж с 8=1,05 10 Дж с В инфракрасной области спектра излучения водорода обнаружено четыре серии — Пашена, Брэкета, Пфунда и Хэмфри.
Запишите спектральные формулы для них и определите самую длинноволновую линию: 1) в серии Пашена; 2) в серии Хэмфри. Ответ 1) л,„=1,87 м; г) л,,„=)г,з м Определите число спектральных линий, испускаемых атомарным водородом, возбужденным на и-й энергетический уровень. 2 = 4,8б 1О г м. Ответ ЛЕ = 2,56 эВ. Ответ г 124 Ответ 4 лера 1) г;— те 2т сг =— т Отевт 1) г,= 52,8 Ь 2) о,= —. тг! Ответ р = 2,8 1О А м'. лгу(Г~= л 2) гй = 2,19 Мидас. (480) <481 > и с„ь рнш я14 ~ иоанш~, На дифракционную решетку с периодом г1 нормально падает пучок света от разрядной трубки, наполненной атомарным водородом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
