В.И. Ознобихин - Общие методические указания (1266076), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

4. Абсолютно черное тело за время t излучило количество энергии равное E = 50 Дж. При этом его температура понижалась линейно от Т₁ = 500 К до Т₂ = 300 К. Площадь тела равна S = 100 см². Определить время t.

5. Максимальная спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела равна = 4,16 · 10¹¹ (Вт/м²)/м. На какую длину волны λ_max она приходится?

6. Яркостная температура тела, измеренная оптическим пирометром, равна Т_я = 250 К. Истинная же температура тела Т = 400 К и его коэффициент отражения равен  = 0,9. Найти рабочую длину волны ₀ пирометра.

7. При исследовании вакуумного элемента оказалось, что при освещении катода монохроматическим светом с длиной волны λ = 375 нм, фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов U = 1 В. Найти работу выхода электронов из катода и определить, что это за материал.

8. Фотон с энергией ε = 0,15 МэВ рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего его длина волны изменилась на  = 3 пм. Найти скорость комптоновского электрона.

9. Параллельный поток электронов падает нормально на диафрагму с двумя узкими щелями, расстояние между которыми 50 мкм. Ширина дифракционного максимума на экране, расположенном на расстоянии 100 см от щелей, равна 5 мкм. Найти разность потенциалов, ускоряющую электроны.

10. Частица массой m находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками на втором энергетическом уровне. Ширина ямы L. Какова вероятность обнаружить частицу в правой четверти ямы?

11. Сопротивление кремниевого полупроводника при температуре Т₁ = 612 К равно R = 1·10⁶ Ом. Вычислить сопротивление этого полупроводника при температуре Т₂ = 800 К.

12. Найти отношение количества свободных электронов в металле, энергия которых находится в пределах от E₁= 0,5 E_f до E₂ = E_f при Т = 0 К, к полному количеству свободных электронов, если металл находится при температуре Т = 0 К. E_f – энергия, соответствующая уровню Ферми.

13. Вычислить энергию Q и определить тип ядерной реакции Be⁹ (п, γ) Be¹⁰, если известно, что энергия связи Е_св ядра Ве⁹ Е_св1 = = 58,16 МэВ, а энергия связи ядра Ве¹⁰ равна Е_св2 = 64,98 МэВ.

14. Определить активность А фосфора Р³² массой m = 1 мг.

Вариант 9

1. На стеклянную пластинку (n = 1,5) нанесена прозрачная пленка (n = 1,4). На пленку нормально к поверхности падает монохроматический свет. Какова наименьшая толщина пленки, если в результате интерференции отраженные лучи максимально ослаблены?

2. При нормальном падении света на дифракционную решетку угол дифракции для линии λ₂ = 0,65 мкм во втором порядке равен 45°. Найти угол дифракции для линии λ₃ = 0,5 мкм в третьем порядке.

3. Свет с длиной волны λ = 0,5 мкм падает нормально на щель шириной a = 1·10^–5 м. Найти ширину главного максимума дифракционной картины, если расстояние до экрана L = 1 м.

4. Мощность излучения шара радиусом R = 10 см при некоторой постоянной температуре Р = 1 кВт. Найти эту температуру Т, считая шар серым телом с лучепоглощательной способностью A(Т) = 0,25.

5. Относительное изменение начальной температуры абсолютно черного тела составило 5 %. При этом изменение длины волны , соответствующей максимуму спектральной плотности, равно 0,2 мкм. Найти конечную температуру тела.

6. Вычислить истинную температуру Т никелевой раскаленной ленты, если радиационный пирометр показывает температуру T_рад = = 742 К. Принять, что поглощательная способность для никеля не зависит от частоты излучения и равна A(T) = 0,06.

7. Найти максимальные скорости фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цезиевого и серебряного фотокатода излучением с длиной волны λ = 185 нм.

8. Фотон с импульсом р₁ = 3,4 · 10^–3 эВּс/м рассеялся на сво­бодном электроне, в результате чего импульс электрона стал
р₂ = 7,5 · 10^–4 эВ · с/м. Найти:

а) угол, под которым рассеялся фотон;

б) кинетическую энергию электрона.

9. Пользуясь условием Вульфа–Брэггов, найти первых три значения ускоряющей разности потенциалов, при которых наблюдается максимальное отражение электронов в следующем опыте: пучок электронов падает на естественную грань монокристалла под углом скольжения 30, отраженные электроны наблюдаются под углом, равным углу падения. Постоянная кристаллической решетки d = 2,4 Å.

10. Частица массой m находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками в основном состоянии. Ширина ямы L. Какова вероятность обнаружить частицу в малом интервале l = 0,1 L вблизи середины ямы?

11. Рассчитать концентрацию электронов и дырок в германии р-типа с удельным сопротивлением = 0,05 Ом · м при температуре Т = 300 К.

12. Найти концентрацию свободных электронов в металле при Т = 0 К, если энергия Ферми E_f = 2 эВ.

13. Определить минимальную энергию Е, необходимую для разделения ядра неона Ne²⁰ на две -частицы и ядро углерода С¹². Энергии связи Е_св на один нуклон в ядрах неона Ne²⁰, гелия Hе⁴ и углерода C¹² равны соответственно 8,03; 7,07 и 7,68 МэВ.

14. Какая часть k начального количества атомов распадется за время t = 1 год в радиоактивном изотопе тория Th²²⁹?

Вариант 10

1. Посередине между точкой наблюдения и точечным источником расположен непрозрачный экран с круглым отверстием. При каком наименьшем размере отверстия в точке наблюдения будет максимум интенсивности света, если расстояние от экрана до точки наблюдения равно L = 0,5 м, а длина волны света λ = 0,6 мкм?

2. На дифракционную решетку, содержащую N = 400 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматический свет с длиной волны λ = 0,6 мкм. Найти общее количество дифракционных максимумов, которые дает эта решетка. Определить угол дифракции, соответствующий последнему максимуму.

3. Определить, во сколько раз уменьшится интенсивность естественного света, прошедшего через два поляризатора, расположенных так, что угол между их главными плоскостями равен 45°, а в каждом из николей теряется 5 % интенсивности падающего света.

4. Поток излучения абсолютно черного тела Ф = 10 квт. Максимум излучения приходится на _max = 0,8 мкм. Определить площадь S излучающей поверхности.

5. Максимум спектральной плотности абсолютно черного тела приходится на _max = 0,8 мкм, а относительная излучаемая мощность в полосе длин волн от 0 до _max составляет 40 %. Найти излучаемую телом мощность в полосе от _max до . Площадь поверхности тела равна S = 10 см².

6. Для некоторого тела относительная разность между истинной и радиационной температурами ((Т – Т_р)/Т) = 0,1. Найти коэффициент черноты этого тела.

7. Определить минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект, если материал катода выполнен из рубидия. Найти для такого фотоэлемента максимальную скорость электронов, если его облучают монохроматическим светом с длиной волны λ = 0,41 мкм.

8. Рентгеновские лучи с длиной волны  = 0,2 Å испытывают комптоновское рассеяние. При этом изменение длины волны этих лучей при рассеянии равно  = 0,024 Å. Найти энергию электрона отдачи.

9. Узкий пучок моноэнергетических электронов падает на поверхность монокристалла никеля. В направлении, составляющем угол 60 с нормалью к поверхности, наблюдается максимум отражения четвертого порядка при энергии электронов 180 эВ. Вычислить постоянную кристаллической решетки.

10. Электрон находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Ширина ямы L = 0,2 нм, энергия электрона E = 37,8 эВ. Определить номер энергетического уровня, на котором находится электрон, и величину его волнового вектора.

11. Вычислить удельное сопротивление кремния р-типа с концентрацией дырок р = 4 · 10 ¹⁹ м^–3. Найти отношение электронной проводимости к дырочной.

12. Определить вероятность заполнения электронами энергетического уровня, расположенного: а) выше уровня Ферми на 5 kT; б) ниже уровня Ферми на 5 kT. Определить вероятность заполнения дырками энергетического уровня, расположенного на 3 kT ниже уровня Ферми.

13. Определить массовый расход т ядерного горючего урана U²³⁵ в ядерном реакторе атомной электростанции. Тепловая мощность электростанции Р = 10 МВт. Принять энергию Q, выделяющуюся при одном акте деления, Q = 200 МэВ. КПД электростанции составляет = 20 %.

14. За время t = 1 сут активность изотопа уменьшилась от А₁ = 118 ГБк до А₂ = 7,4 ГБк. Определить период полураспада Т_1/2 этого нуклида.

Оглавление

Общие методические указания 3

Оптика 4

Тепловое излучение 10

Элементы квантовой механики 20

Ядерная физика 28

Варианты заданий 35

0

Характеристики

Список файлов книги