- •Физика колебаний и волн. Квантовая физика Учебное пособие
- •Программа
- •Требования к оформлению
- •Тема: Физика колебаний и волн
- •Механические колебания.
- •Решение уравнения (1) имеет вид
- •Электромагнитные колебания
- •Механические волны
- •Электромагнитные волны
- •Волновая оптика
- •Интерференция световых волн
- •Поляризация световых волн
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные задания
- •Варианты контрольных заданий
- •Тема: Квантовая физика Тепловое излучение
- •Фотоэффект
- •Давление света
- •Тормозное рентгеновское излучение
- •Эффект Комптона
- •Боровская теория атома водорода
- •Элементы квантовой механики Гипотеза де Бройля
- •Соотношение неопределенностей
- •Уравнение Шредингера. Волновая функция
- •Применение уравнения Шредингера
- •Ядерная физика Состав и характеристика атомного ядра
- •Радиоактивность
- •Альфа-распад
- •Бета-распад
- •Ядерные реакции
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные задания
- •Варианты контрольных заданий
- •Библиографический список
- •Содержание:
Варианты контрольных заданий
Номер варианта |
Номера задач |
|||||||
1 |
501 |
511 |
521 |
531 |
541 |
551 |
561 |
571 |
2 |
502 |
512 |
522 |
532 |
542 |
552 |
562 |
572 |
3 |
503 |
513 |
523 |
533 |
543 |
553 |
563 |
573 |
4 |
504 |
514 |
524 |
534 |
544 |
554 |
564 |
574 |
5 |
505 |
515 |
525 |
535 |
545 |
555 |
565 |
575 |
6 |
506 |
516 |
526 |
536 |
546 |
556 |
566 |
576 |
7 |
507 |
517 |
527 |
537 |
547 |
557 |
567 |
577 |
8 |
508 |
518 |
528 |
538 |
548 |
558 |
568 |
578 |
9 |
509 |
519 |
529 |
539 |
549 |
559 |
569 |
579 |
10 |
510 |
520 |
530 |
540 |
550 |
560 |
570 |
580 |
11 |
501 |
512 |
523 |
534 |
545 |
556 |
567 |
578 |
12 |
502 |
513 |
524 |
535 |
546 |
557 |
568 |
579 |
13 |
503 |
514 |
525 |
536 |
547 |
558 |
569 |
580 |
14 |
504 |
515 |
526 |
537 |
548 |
559 |
570 |
571 |
15 |
505 |
516 |
527 |
538 |
549 |
560 |
561 |
572 |
16 |
506 |
517 |
528 |
539 |
550 |
551 |
562 |
573 |
17 |
507 |
518 |
529 |
540 |
541 |
552 |
563 |
574 |
18 |
508 |
519 |
530 |
531 |
542 |
553 |
564 |
575 |
19 |
509 |
520 |
521 |
532 |
543 |
554 |
565 |
576 |
20 |
510 |
511 |
522 |
533 |
544 |
555 |
566 |
577 |
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 6
Тема: Квантовая физика Тепловое излучение
Тепловым излучением называется испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел. Оно имеет место при любой температуре. Приведем величины, характеризующие этот вид излучения:
– энергетическая светимость – величина, равная энергии, испускаемой единицей поверхности тела в единицу времени по всем направлениям. Она является функцией температуры.
– спектральная плотность энергетической светимости – величина, равная энергии, испускаемой единицей поверхности тела в единицу времени по всем направлениям в единичном интервале длин волн. Это функция длины волны и температуры.
– поглощательная способность – безразмерная величина, равная отношению потока энергии, поглощенной телом, к потоку энергии, падающей на тело при данной температуре и длине волны.
Тело, полностью поглощающее упавшее на него излучение всех длин волн, называется абсолютно черным (a,T 1).
Закон Кирхгофа. Отношение спектральной плотности энергетической светимости к поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же универсальной функцией длины волны и температуры:
. (1)
Экспериментально найденная с помощью изучения излучения абсолютно черного тела функция Кирхгофа имеет вид, приведенный на рис. 1.
Теоретически вид функции Кирхгофа нашел Планк, предположивший, что излучение испускается излучающими телами не непрерывно, а определенными порциями – квантами. Энергия каждого кванта:
, (2)
Рис. 1
– круговая частота колебаний в электромагнитной волне.
Формула Планка имеет вид
(3)
Как следует из закона Кирхгофа, f(,T) r,T для абсолютно черного тела.
Закон Стефана – Больцмана. Энергетическая светимость абсолютно черного тела прямо пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры.
RT = T4 , (4)
где – постоянная Стефана – Больцмана:
Закон смещения Вина. Длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре. (рис. 1):
max = b/T , (5)
где b – постоянная Вина, b = 2,910-3 мК.
Фотоны
Световые кванты, то есть частицы, в виде которых распространяется свет, получили название фотонов. Они обладают энергией ( формула (2), массой
, (6)
и импульсом или , (7)
где – волновой вектор – вектор, модуль которого равен волновому числу, а направление совпадает с направлением фазовой скорости световой волны.
Взаимодействием фотонов с веществом объясняется ряд явлений и эффектов.