Тема 9. Теплове випромінювання. Закони теплового випромінювання

Задача 9.1 (26–1, Фирганг)

Енергетична піч споживає потужність Вт. Температура її внутрішньої поверхні при відкритому невеликому отворі діаметромсм рівна 700^оС.

Завдання 1. Яка частина споживаної потужності розсіюється стінками?

Задача 9.2(26–2. Фирганг)

Вольфрамова нитка розжарюється у вакуумі струмом силою А до температуриК. При якій силі струму нитка розжариться доК? Коефіцієнт випромінювання вольфраму і його питомий опір, що відповідають температурамта, рівні.;;Ом^.м;Ом^.м.

Задача 9.3(26–3. Фирганг)

В спектрі Сонця максимум спектральної густини енергетичної світності припадає на довжину хвилі мкм. Нехай Сонце випромінює як абсолютно чорне тіло, знайти інтенсивність сонячної радіації (густину потоку випромінювання) поблизу Землі за межами її атмосфери.

Задача 9.4 (26–4 Фирганг)

Використовуючи результат, одержаний в задачі №3, визначити температуру, що встановиться в тонкій пластинці (до якої нагрівається тонка пластинка), яка розміщена поблизу Землі за межами її атмосфери перпендикулярно променям Сонця. Вважати температуру пластинки однаковою у всіх її точках. Розглянути два випадки, вважаючи пластинку тілом: 1) абсолютно чорним; 2) сірим.

Задача 9.5 (26–5 Фирганг)

Виходячи із співвідношень:

(1)

де

(2)

та

(3)

знайти співвідношення між величинами та, які характеризують спектральну густину енергетичної світності тіла. Записати формулу Планка для величини.

Задача 9.6 (26–6 Фирганг)

Визначити за допомогою формули Планка енергетичну світність абсолютно чорного тіла, яка приходиться на вузьку ділянку довжин хвиль, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності при температурі тіла.

Тема 10. Дисперсія світла

Задача 10.1

Вивести залежність кута відхилення монохроматичного променя світла тригранною призмою, яка знаходиться в повітрі. Показник заломлення повітря, показник заломлення матеріалу призми. Призму вважати тонкою з малим заломлюючим кутом.

Задача 10.2

Показник заломлення речовини для малого інтервалу довжин хвиль далеко від ліній поглинання визначається за формулою Коші: , де А і В – константи. Визначити: 1) фазову швидкість світла; 2) групову швидкість світла.

Задача 10.3

Вивести показник заломлення світла призмою: .

Задача 10.4

Вивести кутову дисперсію призми та лінійну дисперсію призми.

Відповідь: .

Задача 10.5

Визначити кутову дисперсію призми, якщо показник заломлення матеріалу призми описується рівнянням Коші:.

Тема 11. Квантова природа світла

Задача 11.1

Визначити довжину хвилі фотона, імпульс якого дорівнює імпульсу електрона, який пройшов різницю потенціалів в. Маса електронакг, заряд електронаКл.

Відповідь:

Задача 11.2

Визначити температуру, при якій середня енергія молекул трьохатомного газу рівна енергії фотонів, довжина хвилі яких дорівнює 500 нм. Постійна БольцманаДж/К.

Задача 11.3

Намалювати електричну схему спостереження та дослідження вольтамперних характеристик зовнішнього фотоелектричного явища. 1) Намалювати графік приі при різних інтенсивностях світла. 2) Намалювати графікприі при різних енергіях фотонів світла:.

Задача 11.4

Визначити в скільки разів максимальна кінетична енергія фотоелектронів (), які вириваються з поверхні цинку монохроматичним світлом, довжина хвилі якого 220 нм є більшою від середньої енергії теплового руху електронівпри температурі 27^оС. Робота виходу електронів з поверхні цинку є рівна 4, 0 еВ.

Задача 11.5

На поверхню металу падає випромінювання з довжиною хвилі 280 нм. При деякій затримуючій напрузі фотострум припиняється. Якщо змінити довжину хвилі на 20 нм, затримуючий потенціал треба було збільшити 0,34 В для припинення фотоструму. Визначити заряд електрона е. постійна Планка Дж*с., швидкість світла с=3*10⁸м/с.