И атомной физики

Вариант 10

1. Температура абсолютно черного тела Т = 2000 К. Определите длину волны, на которую приходится максимум энергии излучения и спектральную плотность энергетической светимости, рассчитанную на интервал длин волн Δλ = 1 нм вблизи λ_max.

2. Катод фотоэлемента освещается светом с длиной волны λ. При отрицательном потенциале на аноде -1,6 В ток в цепи прекратится. При изменении длины волны света в 1,5 раза для прекращения тока потребовалось подать на анод отрицательный потенциал -1,8 В. Определите работу выхода материала катода.

3. Найдите длину волны де Бройля электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов U = 1 МВ.

4. Электрон с кинетической энергией 10 эВ локализован в области пространства размером 1,0 мкм. Оцените относительную неопределенность скорости электрона.

5. Частица в потенциальном ящике шириной l находится в возбужденном состоянии (n = 3). Определите, в каких точках интервала (0 < x < l) плотность вероятности нахождения частицы минимальна.

6. В спектре водородоподобного иона известны длины волн трех линий, принадлежащих одной и той же серии: 99,2; 108,5; 121,5 нм. Какие спектральные линии можно предсказать с помощью этих линий?

7. Электрон, пройдя разность потенциалов 4,9 В, сталкивается с атомом ртути и переводит его в 1-е возбужденное состояние. Какую длину волны имеет фотон, соответствующий переходу атома ртути в нормальное состояние?

8. Почему атом водорода может иметь одну и ту же энергию, находясь в различных состояниях?

9. Какие квантовые числа имеет внешний валентный электрон Na?

10. Какое излучение называется спонтанным, а какое вынужденным? Опишите процесс возникновения вынужденного излучения.

Модуль 9. Квантовая оптика. Основы квантовой механики

И атомной физики

Вариант 11

1. Абсолютно черное тело имеет температуру Т₁ = 500 К. Какова будет температура Т₂ тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в 5 раз?

2. На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны λ = 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта λ_кр = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

3. Найдите длину волны де Бройля для электрона, движущегося по круговой орбите атома водорода, находящегося в основном состоянии.

4. Протон с кинетической энергией 0,1 кэВ локализован в области пространства размером 10 мкм. Оцените относительную неопределенность скорости протона.

5. Электрон находится в потенциальном ящике шириной l. В каких точках в интервале (0 < x < l) плотность вероятности нахождения электрона на первом и втором энергетических уровнях одинакова. Решение поясните графически.

6. Разница между первыми линиями серий Лаймана и Бальмера в длинах волн в спектре атома водорода равна  = 534,7 нм. Определите по этим данным постоянную Планка.

7. Определите энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с 5-го энергетического уровня на 2-й.

8. Определите сколько различных волновых функций соответствует главному квантовому числу n = 5.

9. Запишите электронную конфигурацию для атома Ne.

10. Возможно ли было бы возникновение вынужденного излучения, если фотоны были бы фермионами? Ответ обосновать.

Модуль 9. Квантовая оптика. Основы квантовой механики и атомной физики

Вариант 12

1. В какой области спектра лежит длина волна, соответствующая максимуму излучательной способности Солнца, если температура его поверхности 5800 К?

2. Давление света длиной волны λ = 400 нм, падающего нормально на черную поверхность, равно 2 нПа. Определите число N фотонов, падающих за время t = 10 с на площадь S = 1 мм² этой поверхности.

3. Найдите длину волны де Бройля для электрона, находящегося на второй круговой орбите атома водорода.

4. Оцените минимальную кинетическую энергию протона, локализованного в области пространства размером .

5. Частица в потенциальной яме бесконечной глубины находится в основном энергетическом состоянии. Какова вероятность W нахождения частицы в средней трети ямы ?

6. Наибольшая длина волны спектральной водородной линии серии Бальмера равна 656,3 нм. Определите по этой длине волны наибольшую длину волны в серии Лаймана.

7. В однократно ионизированном атоме гелия электрон перешел со 2-го энергетического уровня на 1-й. Определите длину волны излучения.

8. Постройте и объясните диаграмму, иллюстрирующую расщепление энергетических уровней и спектральных линий (с учетом правил отбора) при переходах между состояниями с l =2 и l = 1.

9. Какие квантовые числа имеет внешний валентный электрон Ne?

10. Как осуществляются состояния с инверсией населенностей?

Модуль 9. Квантовая оптика. Основы квантовой механики