Задачник по физике - Белолипецкий С.Н. (1238768), страница 53
Текст из файла (страница 53)
6.49!. На сколько изменится длина волны Л красной границы фотоэффекта, если цинковый катод фотоэлемента заменить на литиевый? Работа выхода электрона пз цинка равна А! = 3,74 эВ, а из лития Аз = 2,4 эВ. 6.50!. Какой частоты и свет следует направить на поверхность платины, чтобы максимальна» скорость фотоэлектронов была равна о = 3000 км,'с? Работа выхода электронов из платиныА=10 !" Дж.
6.51!. Какова должна быть длина вотны Л ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность пинка, чтобы максимальная скорость вылетаюгцих фотоэлектронов составляла е = = 1000 кз4?с? Работа выхода электронов из цинка А = 6,4 х х 10 !о Дж. 6.52!. Найдите скорость н фотоэлектронов, вылетающих из пинка, при его освещении ультрафиолетовым излучением с длиной волны Л = 300 нм, если работа выхода электрона из пинка равна А — 6, 4.
10 " Дж. 6.53!. Изолированная металлическая пластинка освещается светом с длиной волны Л = 450 нм. Работа выхода электронов из металла А = 2 эВ. До какого потенциала д зарядится пластинка при непрерывном действии излучения? 6.54!. Плоский алюминиевьш электрод освещен ультрафиолетовым излучением с длиной волны Л = 83 нм. На какое максимальное расстояние Е от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле с напряженностью Е = 7,5 В,'м? Красная граница фотоэффекта для алюминия соответствует длине волны Ло = 332 нм.
6.55 . Излу !ение аргонового лазера с длиной волны Л = 3 = 500 нм сфокусировано на плоском фотокатоде в пятно диаметром Н =- О, 1 мм. Работа выхода фотокатода А = 2 эВ. На плоский анод, распололсснный на расстоянии Х = 30 мм от катода, подано ускоряющее напряжение У = 4 кВ. Определите диаметр !.! пятна фотоэлектронов на аноде. Анод расположен параллельно поверхност44 катода. 6.56!.
Катод фотоэлемента освещен монохроматическим светом с длиной волны Л. При отрипательном потенц!иале на аноде 1!! = — 1,0 В ток в цепи прекра.щается. При изменении длины волны в п = 1,5 раза для прекращения тока потребо- модкль лтОмл РкзкРФОР2[л — иОРл 263 валось подать на анод отрицательный потенпиал Уа = — 3, 5 В, Определите работу выхода А материала катода. Комптоновсное рассеяние 6.57>.
Гах>хла-из.лучснлле с длиной волны Лв = 2, 7 пм испытывает комптоновское рассеяние. Во сколько раз длина волны Л излучения, рассеянного под углом е> = 180' к первоначал! ному направления>, больше длины волны падая>щего излучения? 6.58 . Рентгеновское излучение с длиной волны Ло = 56,3 пм рассеивается плиткой графита. Определите ллину волны Л лучей, рассеянных пол углом о = 120' к первоначальному направленик> пу лка. 6.59>. Фотон ренттсновских лучеи с длиной волны Ло = = 24 пм при соударении со свободным электроном передал ему >! = 9% своей энергии. Определите длину волны Л рассеянного рентгеновского излучения.
Под какиъл углом о рассеялся фотон > 6.60 . 14зменснис длины волны рентгеновского излучения 3 при комптоновском рассеянии л1Л = 2,4 пм. Определите угол рассеяния и л! энергию >ЛЕ, переданную при этом электронам отца пл, если длина волны рентгеновского излучения до взаимодействия Ло =- 10 пм. 6.61а. Фотон с энергией Ев = 0,75 МэВ рассеялся на свобоцнохл электроне поц углом >» = 60'. Определите энергию Е рассеянно! о фотона, кинетическую энергию К и импульс р электрона отдачи. Кинети леской энергллей электрона до соударения пренебречь.
6.3. Модель атома Резерфорда — Вора Пераъ>й пас!пулат Бора: электроны могут двигаться в атоме только по определенным орбитам, находясь на которых они не излучают энергии, Эти орбиты определспьл условием Ь ти г„=п — =пЬ, 2>г где г„.
- радиус пй орбиты, ти„г„--. момент импульса электрона на этой орбите,п = 1,2,3,... главное квантовое число. Второй постлулат Бори: прн переходе электрона с одной орбиты на другую атом излучает или поглощает один фотон с энергией Ьо>ь = !Иь — И';(, где И ь и И', энергии электрона на соответствующих ороитах (в соответствуюлцих стационарных состояниях). 254 СПЕЦИ Л 'И. НЛЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИ ! ЕЛЬ НОС ! И Гл. в 6.62 . Пользуясь представлениями мололи Резерфорда 1 Бора, выведитс формулу для скорости движения электрона по орбите в атоме водорода. Вычислите эту скорость для двух пер- вых электронных орбит.
6.63!. Пользуясь представлениями модели Резерфорда Бора, выведитс формулу для радиусов допустимых электрон- ных орбит в атоме, водорода. Вычислите эти радиусы для двух первых электронных орбит. 6.64 . Атом водорода переведен из основного состояния в 1 возбужденное, характеризуехюе главным квантовым числом и = = 2. Определите энергию И' возбуждения атома. 6.65!. Канун> работу А необходимо совершить, чтобы уда- лить элс:ктрон с орбиты атома водорода с главным квантовым числом и = 2 за пределы притяжения его ядром'? 6.66 . При переходе электрона в атоме водорода с однои орбиты па другую излучаются фотоны, соответствую!див длине волны Л = 0,652 мкм (красна!! линия водородного спектра). Какую э!сергию И' теряет при этом атом водорода? 6.67!.
Радиус первой орбиты в атоме водорода г! = 5,3 х х 10 '' м. Определите напряженность Е электрического поля ядра на этом расстоянии и кинетическую энергию Л электрона на этой орбите, 6.68 . Определите, возможна ли ионизация невозбужденно- 1 го атома водорода внешним электрическим полем с напряжсн- нсктью Е = 10" В,'м. 6.69 . Какие спектральные линии появятся при возбужде- нии атомарного водорода электронами с энергией Иг = 12, 1 эВ? 6.70в.
Определите число Ас спектральных линий, присут- ствуклцих в спектре атомарного водорода, атомы которого при возбуждении перешли из основного состояния на и-и энергети- ческий уровень. 6.71 . Во сколько раз увеличится ра,чиус орбиты г элек- 1 трона у атома водорода, находящегося в основном состоянии с радиусом орбиты гс, при возбуждении его квантом с энергией .ЬЕ = 12, 09 эВ? 6.72 . Атом водорода в основном состоянии поглотил квант 1 света с длиной волны Л = 121, 5 нм.
Определите радиус орбиты возбужденного атома водорода. Радиус орбиты атома водорода, наход!Ицегося в основном состоянии. гс = 0,53 10 м. — со 6.73 . Минимальная энергия электрона, необходимая для з ионизапии атома водорода, равна И'с!. Определите миниэсальные нгвсальныс энергии И'! и И'з ионов водорода н гелия,необходи- мые для ионизапии атома водорода. Считайте, что ионизация бсй СТРОЕНИЕ ЛТОМНОГО НДРЛ.
РЛДИОЛК ГИВНОСТЬ 265 происходит в результате абсолютно неупругого удара; т,~йй --. массы ионов; т масса атома водорода; т, масса электрона. 6.4. Строение атомного ядра. Радиоактивность. Ядерные реакции Энергия связи ядра, т.е. энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны без сообщения им кинетической энергии, равна схŠ— Ьт с, где гу т, = г шр + (А — г )т,„— т, дефект массы ядра, представляющий собой разность между суммой масс покоя частиц, составляющих ядро, и массой покоя ядра; здесь г — зарядовое число (атомный номер элемента), А массовое число (сух1марное число нуклонов в ядре), тр, т,„, гп — массы протона, нейтрона и ядра соответственно.
Энергия ядерной реаксйии (или тепловой эффект реакции) Я = (гш — гш)с где г'т и г'ш' суммы масс покоя частиц соответственно до и после реакции. Закон радиоактивного распада; число радиоактивных ядер — дХ, распадающихся за промежуток времени (т,1 + Ф), пропорционально этому промежутку дй и числу ядер М®, еще не распавшихся к моменту 1, равен — дХ = Л71'Я)сИ, где Л "- постоянная радиоактивного распада. Интегрируя последнее соотношение, закон радиоактивного распада можно записать в форме Л~(~) = 1Чое где Юе — число радиоактивных ядер в момент 1 = О. Период полураспада Т, т.е.
промежуток времени, за который распадается половина начального числа ядер, и постоянная распада Л связаньг соотношением ТЛ = 1п2. Активность препарата измеряется числом ядер, распадающихся в единипу времени: дХ а= — — =ЛЯ. дй Во всох задачах настоящего раздела считайте массу протона шр — — 1, 00728 а.е.м., массу нейтрона т„=- 1, 00866 а.е.м.
266 СПЕИИЛ 'И. НЛЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИ ! ЕЛЬ НОС ! И Гл. ь 238 6.74 . ОпРеделите число Аь нейтРонов в ЯдРе УРана эьээ11. 6.75>. Вычислите дефект массы Ьга ядра кислорода 'эО. Масса ядра кислорода т. = 16, 99913 а.е.м, 6.76 . Вычислите энергьью связи ЬЕ между нуклонами в 1 ядре гелия 4з11е. Масса ядра гелия т = 4, 00260 а.е.м. 6.77>. Вычислите энергию связы ЬЕ между нуклонами в ядре лития з1л, ЬЛасса ядра лития т = 6, 01513 а.е.м. ь 6.78!. Вычислите энергьлк> связи ю, приходяьцуюся на один нуклон в ядре: а) дейтерия; б) алк>миния ьзА1; в) урана Массы ядра дейтерия гпь = 2, 01410 а.е.м., ядра алюминия тэ = = 26, 98146 а.е.м., ядра урана тз = 238, 03 а.е.м.
6.79 . Активность радиоактивного элемента умепыпилась в 1 и = 4 раза за Ьь' = 8 дне!!. Определьгге период полураспада Т этого элемента. 6.80!. Образеп содержит А?о = 10е радиоактивных атомов с периодом полураспада Т. Определите число >ьь радиоактивных атомов в образце спустя время Ь1 = Т(2. 6.81 . Образеп радиоактивного радона ~э~в~В.ы содер>кит Аье =- 10>в радиоактивных атомов с периодом полураспада Т вЂ”-- = 3, 825 сут.
Какое число атомов ЬА? распадается за Ь! = 1 сут'? 6.82 . За какое время Ы произойдет распад полония ~э~ьРо массы ьз>п = 2 мг, если в начальньпь момент его масса равна пго = О, 2 г'? Период полураспада полония Т = 138 сут, 6.83э. Радиоактивный препарат, имеющий активность о = 3,7 10" с ', помещен в калориметр теплоемкостью С =- 4, 19 Дж!'К.
Определите повышение температуры ЬТ в кало- риметре за >Л ! = 1 час, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает ьь-частььцы с энергией И;„= 5, 3 МэВ. 6.84'. В калориметр с теплоемкостью С помещен образец в радиоактивного кобальта с полярной массой !ь. Масса образна пь. При распаде одного ядра кобальта выделяется энергия И'. Спустя время т температура калориметра повысилась на Ы. Определите период Т полураспада кобальта, считая, что теььло- емкость образца кобальта пренебрежимо мала по сравнению с теплоемкостью калориметра. 6.85в. В микрокалориметр с теплоемкостью С = 100 Дж,'К помещен образец изотопа кремньля массы то = 1 мг ь>мол>!рная масса И = 31 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
