Физика-11кл-Касьянов-2002-ГДЗ (991547), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Корпускулярно – волновой дуализмОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Волновая природа приписывалась таким объектам как – свет,звук; корпускулярная природа – системе материальных точек.2. Корпускулярно-волновой дуализм – это проявление в поведенииодного и того же объекта и волновых, и корпускулярных свойств.3. Малое количество фотонов налетало на щель, при этом фотоны невзаимодействовали (не интерферировали) друг с другом.
Пройдя черезщель, фотоны попадали на фотографическую пластинку. В результатеполучилась зависимость интенсивности света от координаты.4. Анализ опыта по дифракции фотонов показывает, что движениефотонов принципиально отличается от движения классических частиц. Вероятность попадания фотона в разные точки экрана неодинакова, поэтому возникает дифракционная картина за щелью.5. Свойства света хорошо описываются волновой теорией прибольшой интенсивности, а при маленькой – квантовой теорией.§ 76.
Волновые свойства частицОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Гипотеза де Бройля:Корпускулярно-волновой дуализм является универсальным свойством не только света, но и любых материальных объектов.Длина волны де Бройля:λБ = h / p,где р – это импульс.2. Наличие у частиц волновых свойств подтверждают экспериментыТомсона, Фабриканта, Бибермана, Сушкина по дифракции электронов.3.asin α1 = λБ.py = h / a.∆py ≥ h / a.105Произведение неопределенности импульса частицы на неопределенность ее координаты не меньше постоянной Планка: ∆y∆py ≥ h.∆Ey = mvy∆y, ∆py = m∆vy, ∆y = vy∆t.Произведение неопределенности энергии частицы на неопределенность времени ее измерения не меньше постоянной Планка:∆Ey∆t ≥ h.5.
Нельзя независимо рассматривать волновые и корпускулярныехарактеристики микрочастиц, они взаимосвязаны. Одновременноеопределение импульса частицы и ее положения невозможно.§ 77. Строение атомаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Золотую фольгу облучали альфа-частицами, которые пролеталичерез щели в свинцовых экранах. После взаимодействия с фольгойальфа-частицы попадали на экраны, покрытые слоем сернистогоцинка, и вызывали слабые вспышки света.По количеству вспышек определялось число частиц, которые былирассеяны фольгой на определенный угол.
Почти все они отклонялись на малый угол, но некоторые резко откланялись и даже отражались назад.2. Положительный заряд атома сосредоточен в его ядре.3.Ek = kZe ⋅ 2e / r.R < 2k ⋅ Ze2 / Ek = 2,3 ⋅ 10–14 м.4. В центре атома расположено атомное ядро, положительно заряженное, вокруг него под действием кулоновских сил притяжениявращаются отрицательно заряженные электроны. Суммарный зарядэлектронов равен заряду ядра, поэтому атом электроннейтрален.5. Планетария модель атома не позволяет объяснить устойчивостьатомов.§ 78. Теория атома водородаОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.
Электрон в устойчивом атоме может двигаться лишь по особым,стационарным орбитам, при этом не излучая электромагнитнойэнергии.1062. На длине окружности каждой стационарной орбиты укладываетсяцелое число n длин волн де Бройля λБ = h / mev, которые соответствуют движению электрона.2πr / λБ = n.3. Радиусы стационарных орбит квантуются:r1 = 0,53 ⋅ 10–10 м,r2 = 4r1, r3 = 9r1, r4 = 16r1, r5 = 25r1… .En = –k2mee4 / 2 ħ 2n2, где n = 1, 2, 3, … .E1 = –13,6 эВ.5. Свободные состояния электрона – это энергетические состояния,в которых энергия электрона положительна. Энергетический спектртаких состояний непрерывен.Связанные состояния электрона – это энергетические состояния, вкоторых энергия электрона отрицательна. Энергетический спектртаких состояний дискретен.§ 79. Поглощение и излучение света атомамиОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1.
Возможны переходы между возбужденными состояниями, переходы, приводящие к ионизации атома, находящегося в возбужденном состоянии.Энергия ионизации – это минимальная энергия, которую необходимо затратить при переводе электрона из основного состояния атомав свободное.2. Излучение атомом света происходит при переходе им из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние сменьшей энергией.3.
νkn = k2mee4(1 / n2 – 1 / k2), 4πħ34. 1) Тепловое излучение (возникает при тепловых столкновенияхатомов).2) Люминесценция (различают катодолюминесценцию, фотолюминесценцию, хемилюминесценцию, флуоресценцию, фосфоресценцию).5.Спектральный анализ основан на определении химического составаи других характеристик вещества по его спектру.Земная атмосфера избирательно поглощает излучение разных частот (ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма – излучение поглощаются в верхних слоях атмосферы).107ЗАДАЧИ№ 1.Дано:Решение:Ав=13,6 эВ3 ⋅108 м/с ⋅ 6, 62 ⋅10 −34 Дж ⋅ с ⋅1, 6 ⋅10 −19 Клλmax=ch/Ав==λmax – ?13, 6= 91,2 нм.Ответ: λmax = 91,2 нм.№ 2.Дано:k=4n=2λ–?Ответ: λ = 500 нм.№ 3.Дано:k=1n=2λ–?Решение:cλ= =vОтвет: λmix = 365 нм.k me e 4= 500 нм – зеле-4πh '3 ⋅ (1 / n 2 − 1 / k 2 )ный цвет.Решение:cλ= =vc2k me e 4= 121 нм4πh '3 ⋅ (1 / n 2 − 1 / k 2 )Ответ: λ = 121 нм.№ 4.Дано:λmix – ?c2Решение:λ min =cc== 365 нм , так частотаvmax k 2 me e 44πh '3максимальна при 1 / n = 1, а 1 / k = 0.№ 5.Дано: Решение:Z = 3e Е = k 2 m e 4 /(2h 2 n 2 ) = 122 эВ.
.en=18−34Дж ⋅ с ⋅1, 6 ⋅10 −19 КлE; λ – ? λ = ch = 3 ⋅10 м/с ⋅ 6, 62 ⋅10=Е122= 10 нм.Ответ: E = 122 эВ; λ = 10 нм.108§ 80. ЛазерОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Поглощение света, спонтанное и индуцированное излучение.2. Лазером называют источник излучения, которое усиливается врезультате индуцированного излучения.3. Инверсная населенность – неравновесное состояние среды, прикотором в возбужденном состоянии концентрация атомов больше,чем в основном.Метастабильное состояние – возбужденное состояние в атоме электрона, в котором он может находиться достаточно долго, если сравнивать с обычным возбужденным состоянием.4.
С помощью мощного импульса лампы-вспышки ионы переводятся в возбужденное состояние. Передавая часть энергии, ионы переходят на метастабильный энергетический уровень, где начинаютнакапливаться, это приводит к инверсной населенности. Случайныйфотон может вызвать лавину индуцированных когерентных фотонов.
Индуцированное излучение быстро усиливается. Через частично прозрачный торец выходит мощный импульс.Изучение обладает большой когерентностью и монохроматичностью.Пучок света лазера имеет очень маленький угол расхождения.Самый мощный искусственный источник света.5. Для космической связи, в светолокаторах, для передачи сигналовпо оптоволокну, считывания информации с CD и штрих – кодов,хирургических операций и т.д.109ФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ8Физика атомного ядра§ 81.
Состав атомного ядраОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Нейтрон – это нуклон в нейтральном состоянии, он обладает полуцелым спином, не имеет электрического заряда. Его масса покояmn = 1,6749286 ⋅ 10–27 кг.Протон – это нуклон в заряженном состоянии, он обладает полуцелым спином, имеет положительный заряд е = 1,6 ⋅ 10–19 Кл, его масса покоя равна mp = 1,6726231 ⋅ 10–27 кг.По протонно-нейтронной модели ядро атома любого химическогоэлемента состоит из протонов и нейтронов. Число протонов в ядреравно числу электронов, движущихся вокруг ядра. В ядре различных изотопов атома водорода может находиться не только протон,но и разное число нейтронов.2.
Сильное обменное взаимодействие между нейтроном и протономосуществляется через их постоянный обмен друг с другом виртуальной частицей π+ – мезоном.3. Энергетически выгодно парное расположение нуклонов с антипараллельнымии спинами в одном энергетическом состоянии, потомучто в этом случае энергия взаимодействия нуклонов оказываетсяменьше, чем с параллельными.4. К магическим относят ядра, у которых число протонов Z или нейтронов N равно 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126.
Максимальной устойчивостью обладают дважды магические ядра (у которых магическим является и число нейтронов, и число протонов)5. Предположим, что в ядре нуклоны плотно упакованы. Введем радиус нуклона r объем ядра равен 4/3πR3 = (4/3πr3)A. Получаем радиус ядра R = rA1/3 (А – массовое число).ЗАДАЧИ№ 1.Дано:157Nnp; nn – ?110Решение:np = ne = 7.nn = A – np = 8.Ответ: np = 7; nn = 8.№ 2.Дано:15Onn – ?Решение:O имеет по таблице Менделеева восьмой порядковый номер, по условию не является ионом.Тогда np = 8. nn = A – np = 7.Ответ: np = 7.№ 3.Дано:Решение:21020210587 X; 82Y; 47 Z21021087 X = 87 Fr20220282Y = 82 Pb10510547 Z = 47 AgНайти:X, Y, Z – ?n p = 123n p = 120n р = 58Ответ: франций, свинец, серебро.№ 4.Дано:10847 AgРешение:1r0 = 1,2 фм = 1,2 ⋅ 10r–?Ответ: r = 5,71 фм.№ 5.Дано:2381692 U; 8 Or2–?r1–151−153ì ⋅ (108) 3 =м R = r0 – A = 1, 2 ⋅10= 5,71 фм.Решение:1r2 ⎛ 238 ⎞ 3=⎜⎟ = 2, 46 .r1 ⎝ 16 ⎠Ответ: в 2,46 раза.§ 82.
Энергия связи нуклонов в ядреОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ1. Чем больше в ядре протонов, тем сильнее они отталкиваются. Тембольше для стабилизации ядра требуется нейтронов. Поэтому у тяжелых элементов доля нейтронов в ядре больше, чем у легких.2. Оценим энергию связи нуклона в ядре при помощи соотношениянеопределенностей Гейзенберга для координаты и импульса. Обозначим диаметр ядра за х ≈ 2R = 10–14 м.∆ p ≥ h / ∆ x ≈ h / 2 R.111Минимальная энергия нуклона равнаЕmin = (∆p)2/2mp ≈ h2 / 2mp(2R)2 = 8,6 МэВ.3. Удельной энергией связи называют энергию связи, приходящуюся на один нуклон.Энергия связи всех нуклонов в ядре атома углерода 12С (A = 12):E = 92,16 МэВ.E = ∆ m c;Удельная энергия связи нуклона равна Еуд = Е / А = 92,16 / 12 == 7,68 МэВ/нуклон.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
