На главную страницу
Поиск задач
Найти задачу можно, введя ее условие. Если с первого раза не нашли решение на нужное готовое задание, попробуте поиск по другим похожим ключевым фразам из ее условия

Задачи на тему - Квантовая природа света и волновые свойства частиц - с решениями


19.1 Найти массу m фотона: а) красных лучей света (λ=700 нм); б) рентгеновских лучей (λ=25 нм); в) гамма-лучей (λ=1,24 нм).

19.2 Найти энергию ε, массу m и импульс p фотона, если соответствующая ему длина волны λ=1,6 нм.

19.3 Ртутная дуга имеет мощность N=125 Вт. Какое число фотонов испускается в единицу времени в излучении с длинами волн λ, равными: 612,1; 579,1; 546,1; 404,7; 365,5; 253,7 нм. Интенсивности этих линий составляют соответственно 2; 4; 4; 2,9; 2,5; 4% интенсивности ртутной дуги. Считать, что 80% мощности дуги идет на излучение.

19.4 С какой скоростью v должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны λ=521 нм?

19.5 С какой скоростью v должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны λ=520 нм?

19.6 Какую энергию ε должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?

19.7 Импульс, переносимый монохроматическим пучком фотонов через площадку S=2 см2 за время t=0,5 мин, равен p=3·10-9 кг·м/с. Найти для этого пучка энергию E, падающую на единицу площади за единицу времени.

19.8 При какой температуре T кинетическая энергия молекулы двухатомного газа будет равна энергии фотона с длиной волны λ=589 нм?

19.9 При высоких энергиях трудно осуществить условия для изменения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений в рентгенах, поэтому допускается применение рентгена как единицы дозы для излучений с энергией квантов до ε=3 МэВ. До какой предельной длины волны λ рентгеновского излучения можно употреблять рентген?

19.10 Найти массу m фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре t=20° C. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной скорости.

19.11 В работе Л. Г. Столетова \"Актино-электрические исследования\" (1888 г.) впервые были установлены основные законы фотоэффекта. Один из результатов его опытов был сформулирован так: Разряжающим действием обладают лучи самой высокой преломляемости с длиной волны менее 295 нм. Найти работу выхода A электрона из металла, с которым работал A. Г. Столетов.

19.12 Найти длину волны λ0 света, соответствующую красной границе фотоэффекта, для лития, натрия, калия и цезия.

19.13 Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла λ0=275 нм. Найти минимальную энергию фотона, вызывающего фотоэффект.

19.14 Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла λ0=275 нм. Найти работу выхода A электрона из металла, максимальную скорость v электронов, вырываемых из металла светом с длиной волны λ=180 нм, и максимальную кинетическую энергию Wmax электронов.

19.15 Найти частоту ν света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов U=3 B. Фотоэффект сжимается при частоте света λ0=6·1014 Гц. Найти работу выхода A электрона из металла.

19.16 Найти задерживающую разность потенциалов U для электронов, вырываемых при освещении калия светом с длиной волны λ=330 нм.

19.17 При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U=0,8 B. Найти длину волны λ применяемого облучения и предельную длину волны λ0, при которой еще возможен фотоэффект.

19.18 Фотоны с энергией ε=4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода A=4,5 эВ. Найти максимальный импульс pmax, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

19.19 Найти постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой ν1=2,2·105 Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов U1=6,6 B, а вырываемые светом с частотой ν2=4,6·1015 Гц-разностью потенциалов U2=16,5 B.

19.20 Вакуумный фотоэлемент состоит из центрального катода (вольфрамового шарика) и анода (внутренней поверхности посеребренной изнутри колбы). Контактная разность потенциалов между электродами U0=0,6 В ускоряет вылетающие электроны. Фотоэлемент освещается светом с длиной волны λ=230 нм. Какую задерживающую разность потенциалов U надо приложить между электродами, чтобы фототок упал до нуля? Какую скорость v получат электроны, когда они долетят до анода, если не прикладывать между катодом и анодом разности потенциалов?

19.21 Между электродами фотоэлемента предыдущей задачи приложена задерживающая разность потенциалов U=1 B. При какой предельной длине волны λ0 падающего на катод света начинается фотоэффект?

19.22 На рисунке показана часть прибора, с которым П. Н. Лебедев производил свои опыты по измерению светового давления. Стеклянная крестовина, подвешенная на тонкой нити заключена в откачанный сосуд и имеет на концах два легких кружка из платиновой фольги. Один кружок зачернен, другой оставлен блестящим. Направляя свет на один из кружков и измеряя угол поворота нити (для зеркального отсчета служит зеркальце S), можно определить световое давление. Найти световое давление P и световую энергию E, падающую от дуговой лампы в единицу времени на единицу площади кружков. При освещении блестящего кружка отклонение зайчика a=76 мм по шкале, удаленной от зеркальца на расстояние b=1200 мм. Диаметр кружков d=5 мм. Расстояние от центра кружка до оси вращения ℓ=9,2 мм. Коэффициент отражения света от блестящего кружка ρ=0,5. Постоянная момента кручения нити (M=kα) k=2,2·10-11 Н·м/рад.

19.23 В одном из опытов П. Н. Лебедева при падении света на зачерненный кружок (ρ=0) угол поворота нити был равен α=10\'. Найти световое давление P и мощность N падающего света. Данные прибора взять из условия задачи 19.22

19.24 В одном из опытов П. Н. Лебедева мощность падающего на кружки монохроматического света (λ=560 нм) была равна N=8,33 мВт. Найти число фотонов I, падающих в единицу времени на единицу площади кружков, и импульс силы FΔτ, сообщенный единице площади кружков за единицу времени, для значений ρ, равных: 0; 0,5; 1. Данные прибора взять из условия задачи 19.22

19.25 Русский астроном Ф. A. Бредихин объяснил форму кометных хвостов световым давлением солнечных лучей. Найти световое давление P солнечных лучей на абсолютно черное тело, помешенное на таком же расстоянии от Солнца, как и Земля. Какую массу m должна иметь частица в кометном хвосте, помещенная на этом расстоянии, чтобы сила светового давления на нее уравновешивалась силой притяжения частицы Солнцем? Площадь частицы, отражающую все падающие на нее лучи, считать равной S=0,5·10-12 м2. Солнечная постоянная K=1,37 кВт/м2.

19.26 Найти световое давление P на стенки электрической 100-ваттной лампы. Колба лампы представляет собой сферический сосуд радиусом r=5 см. Стенки лампы отражают 4% и пропускают 6% падающего на них света. Считать, что вся потребляемая мощность идет на излучение.

19.27 На поверхность площадью S=0,01 м2 в единицу времени падает световая энергия E=1,05 Дж/с. Найти световое давление P в случаях, когда поверхность полностью отражает и полностью поглощает падающие на нее лучи.

19.28 Монохроматический пучок света (λ=490 нм), падая по нормали к поверхности, производит световое давление P=4,9 мкПа. Какое число фотонов I падает в единицу времени на единицу площади этой поверхности? Коэффициент отражения света ρ=0,25.

19.29 Рентгеновские лучи с длиной волны λ0=70,8 пм испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны λ рентгеновских лучей, рассеянных в направлениях: а) φ=π/2; б) φ=π.

19.30 Какова была длина волны λ0 рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом φ=60° длина волны рассеянного излучения оказалась равной λ=25,4 пм?

19.31 Рентгеновские лучи с длиной волны λ0=20 пм испытывают комптоновское рассеяние под углом φ=90°. Найти изменение Δλ длины волны рентгеновских лучей при рассеянии, а также энергию We и импульс электрона отдачи.

19.32 При комптоновском рассеянии энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния φ=π/2. Найти энергию W и импульс p рассеянного фотона.

19.33 Энергия рентгеновских лучей ε=0,6 МэВ. Найти энергию We электрона отдачи, если длина волны рентгеновских лучей после комптоновского рассеяния изменилась на 20%.

19.34 Найти длину волны де Бройля λ для электронов, прошедших разность потенциалов U1=1 В и U2=100 B.

19.35 Решить предыдущую задачу для пучка протонов. Найти длину волны де Бройля λ для пучка протонов, прошедших разность потенциалов U1=1 В и U2=100 В.

19.36 Найти длину волны де Бройля λ для: а) электрона, движущегося со скоростью v=106 м/с; б) атома водорода, движущегося со средней квадратичной скоростью при температуре T=300 К; в) шарика массой m=1 г, движущегося со скоростью v=1 см/с.

19.37 Найти длину волны де Бройля λ для электрона, имеющего кинетическую энергию: а) W1=10 кэВ; б) W2=1 МэВ.

19.38 Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов U=200 B. имеет длину волны де Бройля λ=2,02 пм. Найти массу m частицы, если ее заряд численно равен заряду электрона.

19.39 Составить таблицу значений длин волн де Бройля для электрона, движущегося со скоростью v, равной: 2·108; 2,2·108; 2,4·108; 2,6·108; 2,8·108 м/с.

19.40 α-частица движется пo окружности радиусом r=8,3 мм в однородном магнитном поле, напряженность которого H=18,9 кА/м. Найти длину волны де Бройля λ для α-частицы.

19.41 Найти длину волны де Бройля λ для атома водорода, движущегося при температуре T=293 К с наиболее вероятной скоростью.

online-tusa.com