- •Методические указания к решению задач по курсу физики (часть 3)
- •Методические указания к решению задач
- •Пример решения задачи.
- •Геометрическая оптика.
- •Пример решения задачи.
- •1) Из закона преломления sinε1/sinε2 имеем
- •Из рисунка, следует, что угол падения ε2 на вторую грань призмы равен
- •Так как , то . Теперь найдем углы γ и γ':
- •12. Фокусное расстояние f вогнутого зеркала равно 15 см. Зеркало дает действительное изображение предмета, уменьшенное в три раза. Определить расстояние а от предмета до зеркала
- •18. Из стекла требуется изготовить плосковыпуклую линзу, оптическая сила d которой равна 5дптр. Определить радиус r кривизны выпуклой поверхности линзы.
- •19. Двояковыпуклая линза имеет одинаковые радиусы кривизны поверхностей. При каком радиусе кривизны r поверхностей линзы главное фокусное расстояние f ее будет равно 20 см?
- •20. Главное фокусное расстояние f собирающей линзы в воздухе равно 10 см. Определить, чему оно равно: 1) в воде; 2) в коричном масле.
- •2. Интерференция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •16. Найти расстояние между двадцатым и двадцать первым кольцами Ньютона, наблюдаемым в отражённом свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •19. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга равно 1м. Определить расстояние между щелями, если на отрезке длиной 1 см укладывается 100 тёмных интерференционных полос. Длина волны 0,7 мкм.
- •29. Найти расстояние между двадцатым и двадцать превым кольцами Ньютона, наблюдаемыми в отраженном свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •33. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерферен-ционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр заменить красным?
- •3.Дифракция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •4.Поляризация света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •3. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после прохож-дения через призму Николя, если потери света составляют 10%.
- •5. Угол падения i1 луча на поверхность стекла равен 600. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Опре-делить угол i2 преломления луча.
- •5. Фотометрия.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •2. Норма минимальной освещенности для содержания птиц
- •6.Фотоэффект. Давление света . Фотоны. Эффект Комптона.
- •Пример решения задачи.
- •2. Кинетическая энергия электрона отдачи, как это следует из закона сохранения энергии, равна разности между энергией ε падающего фотона и энергией ε' рассеянного фотона:
- •Задачи.
- •2. Определить энергию ε, массу m и импульс р фотона с длиной волны 1,24 нм.
- •8. Параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,663 мкм падает на зачернённую поверхность и производит на нее давление 0,3 мкПа. Определить концентрацию n фотонов в световом пучке.
- •10. На поверхность калия падает свет с длиной волны 150 нм. Опреде-лить максимальную кинетическую энергию Тmax фотоэлектронов.
- •16. На металл падает рентгеновское излучение с длиной волны 1 нм. Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость υmax фотоэлектронов.
- •20. Определить максимальное изменение длины волны (∆λ)max при ком-птоновском рассеивании света на свободных электронная и свободных протонах.
- •33. Красная граница фотоэффекта для цезия 620 нм. Определить кинети-ческую энергию т фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цезий падают лучи с длиной волны 200 нм.
- •34. На поверхность 100 см2 ежеминутно падает 10 Дж световой энергии. Найти световое давление, если поверхность: 1) полностью отражает все лучи; 2) при коэффициенте отражения света 0,50.
- •36. Какова наибольшая длина вольны λкр света, под действием которого можно получить фотоэффект с поверхности натрия? Работа выхода для натрия 2,5 эв.
- •44. Определить в электрон- вольтах энергию ε фотона, которому соответствует длина волны равная 3800 а (фиолетовая граница видимого спектра).
- •65. Задерживающее напряжение для платинового катода составляет 3,7 в. При тех же условиях для другого катода задерживающее напряжение равно 5,3 в. Определить работу выхода электронов из этого катода.
- •70. Электрическая лампа расходует на излучение мощность 45 Вт. Опре-делить давление света на зеркало, расположенное на расстояние 1 м от лампы нормально к падающим лучам.
- •72. Температура в центре Солнца порядка 1,3 ∙ 107 к. Найти равновесное давление теплового излучения, считая его изотропным.
- •7. Тепловое излучение.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •5. Абсолютно черное тело имело температуру 6000 к. При остывании тела температура стала равна 1000 к. Во сколько раз уменьшилась максимальная испускательная способность?
- •24. Определить температуру т и энергетическую светимость (излуча-тельность) Re абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны 600 нм.
- •Вопросы к модулю №1.
- •Примерный билет к модулю №1 по теме: «Волновая и квантовая оптика».
- •8. Волны де Бройля.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •8. Вычислить длину волны де Бройля λ для протона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов u, равную : 1) 1 мв; 2) 1 гв.
- •12. Кинетическая энергия т электрона равна удвоенному значению его энергии покоя (2m0c2). Вычислить длину волны де Бройля λ для такого электрона.
- •9. Строение атома.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •10. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера.
- •Простейшие случаи движения микрочастиц.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •24. Определить относительную неопределенность ∆р/р импульса движу-щейся частицы, если допустить, что неопределенность ее координаты равна длине волны де Бройля.
- •26. Частица находится в потенциальном ящике в основном состоянии. Какова вероятность обнаружения частицы: в средней трети ящика; в крайней трети ящика.
- •11. Радиоактивность.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •1 2. Из каждого миллиона атомов радиоактивного изотопа каждую секунду распадается 200 атомов. Определить период полураспада изотопа.
- •28. Период полураспада т½ радиоактивного нуклида равен 1 ч. Опреде-лить среднюю продолжительность τ жизни этого нуклида.
- •29. Определить число n атомов, распадающихся в радиоактивном изотопе за время 10 с, если его активность 105 Бк. Считать активность постоянной в течение указанного времени.
- •12. Энергия ядерной реакции. Строение ядра.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •Вопросы к модулю №2.
- •Задача 2
- •Задача №3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Задача 8.
- •Задача 9.
- •Задача 10.
- •Работы выхода Авых электронов из различных металлов (эВ)
- •Латинский алфавит.
- •Греческий алфавит.
- •Cодержание:
Вопросы к модулю №1.
Опыты Г. Герца.
Волновые свойства света. Интерференция света. Когерентные волны. Разность хода лучей.
Шкала электромагнитных волн.
Природа света. Дуализм света.
Волновые свойства света. Интерференция света. Когерентные волны. Разность хода лучей.
Волновые свойства света. Интерференция света. Условие усиления и ослабления света при интерференции.
Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников света.
Интерференция света. Видимый свет. Свойства инфракрасного и ультрафиолетового диапазона шкалы электромагнитных волн.
Интерференция света в тонких пленках. Способы получения когерентных лучей света (перечислить).
Способы получения когерентных лучей света (перечислить), показать лучи, которые участвуют в интерференции.
Применение интерференции.
Волновые свойства света. Дифракция света, (определение, принцип Гюйгенса).
Дифракция света. Принцип Френеля. Метод зон Френеля.
Дифракция света. Дифракция, Фрацигофера от одной щели (условие минимума).
Дифракция света. Дифракция, Фрацигофера от одной щели (условие максимума).
Дифракция света, дифракционная решетка.
Дифракция света. Дифракция рентгеновских лучей. Условие Вульфа-Брегов.
Дифракция света. Дифракция Френеля от круглого отверстия.
Дифракция света. Дифракция Фрацигофера от круглого отверстия. Дифракция Френеля от круглого диска.
Дифракция Франгофера от одной щели (условие максимума и минимума).
Поляризованный, частично поляризованный свет.
Поляризация света. Закон Малюса.
Поляризация света. Закон Брюстера.
Поляризация света. Двойное лучепреломление. Причина двойного лучепреломления.
Поляризованный свет. Вращение плоскости поляризации.
Квантовые свойства света. Фотоэффект.
Квантовые свойства света. Закон Столетова для фотоэффекта.
Квантовые свойства света. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
Квантовые свойства света. Красная граница фотоэффекта.
Квантовые свойства света. Энергия кванта света.
Тепловое излучение. Закон Кирхгофа и следствие из него.
Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Измерительная способность абсолютно черного тела.
Квантовые свойства света. Закон Стефана-Больцмана.
Квантовые свойства света. Закон Вина.
Энергия кванта света равна 0,6 МэВ. Найти массу фотона и его импульс.
Тепловое излучение. Закон Кирхгофа и следствие из него.
Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Измерительная способность абсолютно черного тела.
Квантовые свойства света. Закон Стефана-Больцмана.
Квантовые свойства света. Закон Вина.
Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.
Найти температуру печи, если известно, что из отверстия в ней диаметром 6.1 см2 излучается в 1 с 34,68 Дж. Измерение считать близким к излучению абсолютно черного тела.
На установку для наблюдения колец Ньютона падает нормально монохроматический свет длинной 0,64 мкм. Радиус 6 темного кольца в отраженном свете 4,9 мм. Определить радиус 14 темного кольца.
Определить длину волны монохроматического света, падающего на установку для наблюдения колец Ньютона, если расстояние между 9 и 15 темными кольцами в отраженном свете 2,2 мм. Радиус кривизны линзы, используемой в установке - 12 м.
Найти на сколько уменьшится масса Солнца за один год в следствии излучения. Температура поверхности Солнца 5800 К, радиус Солнца 6.95 · 108м.
Энергия кванта света равна 0,6 МэВ. Найти массу фотона и его импульс.
Вычислить радиусы первых пяти зон Френеля, если расстояние от источника света до волновой поверхности 1м., а длина волны .
Выразите массу фотона через длину волны.
определить угол полной поляризации при отражении света от стекла, показатель преломления которого равен 1,57.
Найти массу фотона: 1) красных лучей света (λ=700нм). 2) рентгеновских лучей (λ=25 нм). 3) гамма лучей (λ=1.24 нм).
С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длинной волны λ=520 нм.
Зачерневший шарик остывает от температуры 27˚С до 20˚С. НА сколько изменилась длинна волны, соответствующая максимуму спектральной плотности его энергетической светимости.
Определить число штрихов на 1 мм дифракционной решетки, если при нормальном падении монохроматического света длинной волны 0,5 мкм решетка дает второй максимум на расстоянии 3 см от центрального. Расстояние от решетки до экрана 60 см.
Два когерентных источника света расположены на расстоянии 0,6 мм на экране расположенном на расстоянии 2,5 м от источников, наблюдаются полосы интерференции. Определить длину волны света, излучаемого источниками, если расстояние между соседними максимумами х = 2.5 мм.
при прохождении света через слой 5-процентного сахарного раствора толщиной 20 см плоскость поляризации света повернулась на 6˚. Определить концентрацию другого раствора сахара, взятого в сосуде толщиной 15 см, если он поворачивает плоскость поляризации света на угол 10.8˚.
Два когерентных источника света расположены на расстоянии 0.6 мм друг от друга. На экране, расположенном на расстоянии 2,5 м от источников, наблюдаются полосы интерференции. Определить длину волны света, излучаемого источниками, если расстояние между соседними максимумами х = 25 мм.
Определить расстояние между шестым и двенадцатым светлыми кольцами Ньютона в отраженном свете, если на установку падает нормально желтый свет (длина волны 589 нм). Радиус кривизны линзы 8 м.
Найти, какое количество энергии с 1 см2 в 1 с излучает черное тело , если известно, что максимальная спектральная плотность его энергетической светимости приходится на длину волны в 4840 А.
На щель шириной 2 мкм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 5800 А. Найти углы, в направлении которых будут наблюдаться минимумы света.
Луч света проходит через жидкость, налитую в стеклянный сосуд и отражается от дна. Отраженный луч полностью поляризован при падении его на дно сосуда под углом 42˚27`. Найти показатель преломления жидкости.
Найти скорость света в жидкости, если луч света, идущий в воздухе, падает на поверхность жидкости под углом 55˚, а отраженный луч максимально поляризован.
Определить расстояние х между интерференционными максимумами на экране в опытах Юнга, если расстояние между щелями 0,6 мм, расстояние от щелей до экрана 2 м. Опыт проводился с желтым светом (длина волны света 0,6 мкм).
Расстояние между интерференционными полосами, получившимися на экране в опыте Юрга, х = 3 мм. Расстояние от щелей до экрана 3 м. Определить расстояние между щелями. Опыт проводится со светом длинной волны 50 нм.
На дифракционную решетку с периодом 2.5 10-3 мм падает монохроматический свет длинной волны 5000 А. На каком расстоянии от дифракционной решетки находится экран, если 2-ой дифракционный максимум смещен на 20 см от центрального.
Радиус пятого светлого кольца Ньютона 5,2 мм, радиус кривизны линзы 10 м.Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку. Наблюдение проводится в отраженном свете.
Радиус третьего темного кольца Ньютона 2,74 мм. На установку падает нормально монохроматический свет длинной волны 0,5 мкм. Определите радиус кривизны линзы, используемой в установке. Наблюдения проводятся в отраженном свете.
Сколько штрихов на каждый сантиметр содержит дифракционная решетка, если при наблюдении в монохроматическом свете (длина волны 0,25 мкм) максимум четвертого порядка отклонен на 12˚.
На стеклянную пластину положена выпуклой стороной плосковыпуклая линза с радиусом кривизны 1 м. Сверху линза освещается монохроматическим светом длинной волны 0,6 мкм. Определить расстояние между 4 и 9 темными кольцами Ньютона в отраженном свете.
На стеклянную пластину положено выпуклой стороной плосковыпуклая линза с радиусом кривизны 1 м. Сверху линза освещается монохроматическим светом длинной волны 0,6 мкм. Определить расстояние между 4 и 9 темными кольцами ньютона в отраженном свете.
Расстояние между 5 и 10 кольцами Ньютона в отраженном свете равно 1,8 мм. Радиус кривизны линзы 6 м. Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку.
Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке равна 2450˚С. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре при данной температуре равно 0,3, Найти величину излучающей поверхности спирали.
Вычислить радиусы первых пяти зон Френеля, если расстояние от источника света до волновой поверхности 1 м, расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения также 1 м и длинна волны 5,7 10-7 м.
Определить скорость распространения света в слюде, если угол максимальной поляризации при отражении слюды равен 58˚.
Луч света, идущий в стеклянном сосуде с серной кислотой (n = 1.43) , отражается от дна сосуда. При каком угле падения отраженный свет будет максимально поляризован?
Сколько штрихов на каждый сантиметр содержит дифракционная решетка, если при наблюдении в монохроматическом свете (длина волны 0,25 мкм) максимум четвертого порядка отклонен на 12˚.
На дифракционную решетку с периодом 2,5 10-3 мм падает монохроматический свет длинной волны 5000 А. На каком расстоянии от дифракционной решетки находится экран, если 2-ой дифракционный максимум смещен на 20 см от центрального.
Луч света, падающий на поверхность коричневого масла, частично отражается, частично преломляется. Определить показатель преломления n коричневого масла, если отраженный свет максимально поляризован. Когда угол преломления 32˚.
Монохроматический свет падает нормально на дифракционную решетку, имеющую 250 штрихов на 1 мм. Второй дифракционный максимум, наблюдаемый на экране, смещен от центрального на угол 20˚. Определить длину волны падающего на решетку света.
Монохроматический свет падает нормально на дифракционную решетку, имеющую 250 штрихов на 1 мм. Второй дифракционный максимум, наблюдаемый на экране, смещен от центрального на угол 20˚. Определить длину волны падающего на решетку света.
На дифракционную решетку падает нормально монохроматический свет (λ=0.5 мкм) при этом для максимума второго порядка получается угол отклонения максимума третьего порядка 15˚. Какова длина волны, для которой угол отклонения максимума третьего порядка 18˚.
На установку для наблюдения колец Ньютона падает нормально зеленый свет (длина волны 500 нм). Расстояние между 3 и 14 темными кольцами Ньютона 5.5 мм. Определить радиус кривизны линзы, используемой в установке. Наблюдения проводятся в отраженном свете.
Луч света, идущий в воздухе падает на поверхность жидкости под углом 55˚. Определить угол преломления луча, если отраженный луч максимально поляризован.
Какое количество энергии излучает Солнце за 1 минуту? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температуру Солнца принять равной 5800˚К.
Мощность абсолютно черного тела равна 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что поверхность его равна 0,6 м2.
Сколько штрихов на каждый сантиметр содержит дифракционная решетка, если при наблюдении в монохроматическом свете (длина волны 0,25 мкм) максимум четвертого порядка отклонен на угол 12˚.
Луч света, идущий в стеклянном сосуде с серной кислотой (n = 1.43), отражается от дна сосуда. При каком угле падения свет будет максимально поляризован?
Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке равна 2450˚С. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре при данной температуре равно 0,3, Найти величину излучающей поверхности спирали.
На какой угол повернется поверхность плоскость поляризации при прохождении света через трубку, длинной 20 см, наполненную 8-ми процентным раствором сахара? Удельное вращение сахара 0,6.
Мощность излучения абсолютно черного тела равно 10 кВт. Найти величину излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую прихордится максимум спектральной плоскости, его энергетическая светимость равна 7 10-5 см.
При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плоскости энергетической светимости, изменилась от 0,69 до 0.5 мкм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?
На дифракционную решетку, содержащую 50 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на спектр третьего порядка, чтобы видеть другой спектр третьего порядка трубу повернули на угол 10 ˚. Определить длину световой волны.
Красная граница фотоэффекта для некоторых металлов равна 2750 А. Найти: 1) работу выхода электрона из этого металла; 2) максимальную скорость электрона, вырываемых из этого металла светом с длинной волны 1800 А; 3) максимальную кинетическую энергию этих электронов.
Найти величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равна 3300 А.
Кванты света с энергией 4.9 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода 4.5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.
Раскаленная металлическая поверхность площадью 102 см излучает в одну минуту 4 104 Дж. Температура поверхности равна 2500˚К. Найти: 1) каково было бы излучение этой поверхности, если бы она была абсолютно черной; 2) каково отношение энергетической светимости этой поверхности и абсолютно черного тела при этой температуре?
Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке равен 0,3 мм, длина спирали 5 см. При включении лампочки в цепь с напряжением 127 В через лампочку течет ток силой 0,31 А. Найти температуру лампочки. Считать, что по установлении равновесия все выделяющиеся в нити тепло теряется в результате лучеиспускания. Отношение электрических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела считать для этой температуры равным 90,31.
красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм. Чему равно минимальное значение энергии фотона, вызывающее фотоэффект?
При фотоэффекте с платиновой поверхности, задерживающий потенциал оказался равным 0,8 В. Найти: 1) длину волны применяемого облучения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект. (А = 5,3 эВ)
При фотоэффекте с платиновой поверхности, задерживающий потенциал оказался равным 0,8 В. Найти: 1) длину волны применяемого облучения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект. (А = 5,3 эВ)
Определить постоянную Планка h, если известно, что фотоэлектроны вырываемые с поверхности металла светом с частотой 2.2 1015 с-1, полностью задерживаются обратным потенциалом 6.6 В, а вырываемые светом частотой 4.6 101 с-1 – потенциалом 16,5 В.
Абсолютно черное тело находится при температуре Т1=2900˚К. В результате остывания этого тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на λ=9 мкм. До какой температуры Т2 охладилось тело.