ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (991537), страница 25
Текст из файла (страница 25)
70) получаем: Рг Рг Рэ з!и 60' з1п 90' юп 30' ' В Рис. 70 250 поэтому а)р =р згп 30'= — згп 30; а о о. о б) р =р е)п 60' = — з(п 60'. 2 1 Вычисления: а)р = ' Д~ з1п30'= б 63 10 кг . м/с; -24 5 10 м о 22 б)рг = ' Д~ ' з)п 60'= 1,15 .
10 кг м/с. 5 10 м Ответ:ро=6,63 10 кг м/с;р2=1,15 10 кг м/с. 1 1 37. Рентгеновские лучи с длиной волны 20 пм рассеиваются под углом 90'. Найти импульс электронов отдачи. Решение. Из условия задачи следует, что угол между импульсом первичного р1 и импульсом рассеянного фотона рг равен 90', поэтому импульс электрона отдачи Гг г 1 1 )Ро =,) ) 1 + Рг = Ь вЂ” + (Х + ЛХ) Из формулы для изменения длины волны излучения прн эффекте Комптона получим: Ы. = 21в згп (90'/2) = Х . Наконец, р =)г — е о 1 1 г' Х (Х е ЛХ) Вычисления: ро=6,63 10 Дж с = 4,44 10 кг м/с. Ответ: ро = 4,44 10 кг м/с.
251 1 1 39 Н научной фантастике описываются космические яхты с солнечным парусом, движущиеся под действием давления солнечных лучей. Через какое время яхта массой 1 т приобрег ла бы скорость 50 м~'с, если площадь паруса 1000 м, а среднее давление солнечных лучей 10 мкПа? Какой путь прошла бы яхта за вто время? Начальную скорость яхты относительно Солнца считать равной нулю. Решение. Сила, действующая на космическую яхту, равна произведению площади В паруса на давление р света: Г = рВ. Изменение импульса яхты равно импульсу силыГ за время С: тп = РС =рВС, откуда С=— то рЯ Ускорение яхты а= — = —, Р рЯ т т поэтому пройденный путь г аС 2 Тогда г 2рЯ Вычисления: 10 кг 50 м!с 5 10Е с 58 сут.
10 ° 10 Па 10 м -е з г 10 кг (50 и/с) з г 2 10 10 Па ° 10 м -е з г = 1,25 10 м = 125 000 км. Ответ: С = 58 сут; С = 125 000 км. 252 глдвд хи~ Атом и атомное ядро 50. Ядерная модель атома. Испускание и поглощение света атомом. Лазер 1 1 40. При облучении атом водорода перешел из первого энергетического состояния в третье.
При возвращении в исходное состояние он сначала перешел из третьего во второе, а затем из второго в первое. Сравнить энергии фотонов, поглощенных и излученных атомом. Ответ: энергия излучаемого или поглощаемого атомом фотона определяется разностью энергии стационарных состояний, поэтому энергия поглощенного фотона равна Ез — Е,, энергия первого излученного фотона Ез — Е2, а энергия второго излученного фотона 2 1' Поэтому энергия поглощенного фотона равна сумме энергий двух излученных фотонов. 1 1 42 При облучении паров ртути электронами энергия атома ртути увеличивается на 4,9 эв.
Какова длина волны излучения, которое испускают атомы ртути при переходе в не- возбужденное состояние? Решение. Обозначим через ЬЕ дополнительную энергию, получаемую атомом ртути, тогда частота излучения атома зЕ у= —, а 253 а длина волны с сй Л=-=— г ЬЕ Вычисления: 3 10 м,с 6,63. 10 Дж с 4,9 эВ . 1,6 10 Дж/зВ Ответ: Л = 253 нм. 1 1 43. для ионизации атома азота необходима энергия 14,53 эВ. Найти длину волны излучения, которое вызовет ионизацню.
Решение. Энергия ионизирующего атом фотона долж- на быть не меньше энергии ионизацииЕо, поэтому 'зу ~ Ео' Тогда Л< — с оЕ Вычисления: Л< 6,63 10 Дж с 3. 10 м!с 85 3 ни -34 8 14,53 эВ . 1,6 . 10 Дж/эВ Ответ: Л < 85,3 нм. 1 1 44. Для однократной ионизацни атомов неона требуется энергия 21,6 эВ, для двукратной — 41 зВ, для трехкратной— 64 эВ.
Какую степень ионизацин можно получить, ойлучая неон рентгеновскими лучами, наименьшая длина волны которых 25 нм? Решение. Наименьшей длине волны Л соответствует максимальная энергия рентгеновских фотонов: Е 254 Вьзчислекия: б,б3 10 Дж с ° 3 10 м?с 25 10 м = 7,95 10 Дж = 49,6 эВ. Поскольку 64 эВ > 49,6 эВ > 41 эВ, возможна однократная и двукратная ионизация. 1 1 45. Но сколько раз изменится энергия атома водорода при перехода атома из первого энергетического состояния в третье? при переходе из четвертого энергетического состояния во второе? Решение. Атом водорода характеризуется уровнем энергии: йснн Е л г л 4 т,е где и = 1, 2 3, ..., оо; В = ' — постоянная Ридн г 3 бсол с берга.
В основном состоянии и = 1 и энергия атома минимальна. При переходе из первого энергетического состояния в третье энергия атома увеличивается от величины Е, = Исйн до Ез = "сВн = Е1/9. 3' При переходе из четвертого энергетического состоя- ния во второе энергия атома уменьшается от Е4 = — г йсЯн Е1/16 4 до Ег ЬсВн Е1(4 2 255 1 1 46«во сколько раз длина волны излучения атома водорода при переходе из третьего энергетического состояния во второе больше длины волны излучения, обусловленного переходом из второго состояния в первое? Решение. Согласно второму постулату Бора, частота излучения атома при переходе с энергетического уровня Е„на энергетический уровень Е равна: ń— Е лм )! тогда соответствующая длина волны Ис лт л и Учитывая, что энергетические уровни в атоме водорода определяются первой формулой в решении задачи 1145, имеем: )ь лм г г ' Ен!1/гл — 1/л ) Для перехода из третьего энергетического состояния во второе 1 36 32 Нн(1/2 — 1/3 ) н При переходе из второго энергетического состояния в первое )'г! Вн(1/1 1/2 ) 3)'н Тогда зг = 5,4.
121 Ответ: ) зг/)"г! = 5 4. 256 1 1 47. В 1814 г. И. Фраунгофер обнаружил четыре линии поглощения водорода в видимой части спектра Солнца. Наибольшая длина волны в спектре поглощения была 656 нм. Найти длины волн в спектре поглощения, соответствующие остальным линиям. Решение. Для определения длины волны линий поглощения водорода необходимо воспользоваться формулой 1 лм г г ' Вн(1/т 1/л ) 4 т,е где Вн = —,' г г 8соа с Вычисления: Вн = 9,11 10 кг (1,602 10 Кл) 8(8,854 10 Ф/м) (6,626 10 Дж с) (2,998 м/с) = 1,097 10 м Длине волны ). = 656 нм соответствует линия поглощения с т = 2 и и = 3 (переход со второго на третий энергетический уровень). Более коротковолновые линии в видимой части спектра соответствуют переходам с энергетических уровней с и = 4, 5, 6 на второй энергетический уровень.
Итак, Вн(1/2 1/4 ) 4,76 — 434 нм; бг Вн(1/2 — 1/5 ) н ) 1 4,50 бг = — = 410 нм. Вн(1/2 — 1/6 ) н Ответ: ) 4г = 486 нм; ).бг = 434 нм; ).бг = 410 нм. 257 1 1 49. Найти наибольшую длину волны в ультрафиолето- вом спектре водорода. Решение. Ультрафиолетовый спектр водорода описывается формулой 1 м1 г Вн(1 — 1/л ) при т = 1 и и = 2, 3, 4, .... Наибольшая длина волны соответствует случаю л = 2: 1 )сн(1 1/г ) Вычисления: 121,5 нм. 1,007 10 м (1 — 1/2 ) Лмах Ответ: Л~,„= 121,5 нм. 1 1 50. какой длины волны надо направить свет на водород, чтобы ионизировать атомы? Решение.
Атом водорода характеризуется энергетиче- скими уровнями Такую энергию имеет фотон с длиной волны Л = — = — = 91,2 нм. 'лс 1 ~мам ) "Н Также ионизацию может осуществить фотон с более короткой длиной волны Л < 91,2 нм. 258 Е = — н<() лей г л Невозбужденное (основное) состояние атома водорода соответствует л = 1, при этом Ег = -)гсВн, При ионизации энергия атома становится положительной, поэтому для ионизации необходима энергия Е„„= 1Е,! = ЬсВн.
1 1 51 . какую минимальную скорость должны иметь электроны, чтобы перевести ударом атом водорода из первого энергетического состояния в пятое? Решение. В соответствии с первой формулой в решении задачи 1145 изменение энергии при переходе атома водорода из первого энергетического уровня в пятое равно: тба 1 за 25 Налетающие электроны должны иметь кинетическую энергию ЛЕ, поэтому откуда наконец 485сВн 25т Вычисления: 48 6,63. 10 Дж с.
3. 10 и/с 1 09Т 10 м 25 . 9,1 10 кг = 2,14 . 10 м/с. Ответ: о = 2,14 . 10 м/с. 1 1 52 Стеклянный баллон лампы дневного света покрывают с внутренней стороны люминофором — веществом, которое прн облучении фиолетовым или ультрафиолетовым светом дает спектр, близкий к солнечному. Объяснить причину явления. Ответ: атомы люминофора поглощают энергию падающих фотонов фиолетовой и ультрафиолетовой части спектра. Часть этой энергии идет на нагрев люминофора, другая — на переход атомов в возбужденное состояние. Последняя доля энергии через некоторое время вновь излучается в виде фотонов с большой 259 длиной волны (фотонов видимой части спектра). Это излучение происходит с возвратом атомов люминофора в основное состояние через промежуточные энергетические уровни, что и предопределяет существенное увеличение длины волны вторичного излучения.
1 1 54. Лазер, работающий в импульсном режиме, потребляет мощность 1 кВт. Длительность одного импульса 5 мкс, а число импульсов в 1 с равно 200. Найти излучаемую энергию и мощность одного импульса. если на излучение идет 0,1 "А потребляемой мощности. Решение. Если Ро — средняя электрическая мощность лазера, имеющего КПД и, то средняя мощность излучения лазера равна: Р пРо Средняя мощность излучения, в свою очередь, равна произведению энергии Е импульса на число п импульсов в одну секунду: Р, = пЕ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
