WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 
Копировать

Pages:   || 2 |

«ФИЗИКА Практикум в трех частях Часть 3 Оптика. Элементы квантовой механики, физики атома и ядра Нижний Тагил 2008 УДК 530.1 Составитель: К. И. Корнисик Научный редактор: доц., канд. техн. ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный технический университет – УПИ»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

ФИЗИКА

Практикум

в трех частях

Часть 3

Оптика. Элементы квантовой механики, физики атома и ядра Нижний Тагил 2008 УДК 530.1 Составитель: К. И. Корнисик Научный редактор: доц., канд. техн. наук Т. М. Гаврилова ФИЗИКА : практикум. В 3 ч. Ч. 3. Оптика. Элементы квантовой механики, физики атома и ядра / сост. К. И. Корнисик ; Федер. агентство по образованию ; Урал. гос. тех. ун-т – УПИ, Нижнетаг. технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил : НТИ (ф) УГТУ–УПИ, 2008. – 108 с.

Методические указания предназначены для организации самостоятельной работы студентов очно – заочной (вечерней) формы обучения инженерно-технических специальностей НТИ (ф) УГТУ–УПИ при изучении заключительной (третей) части втузовского курса физики. Пособие содержит подробную рабочую программу по данной части курса, основы теории, требования к оформлению контрольных работ и примеры решения задач, подборку задач для самостоятельного решения, две контрольные работы, вопросы к экзамену (зачету), тематику рефератов и необходимые справочные материалы. Контрольные работы «Оптика» и «Элементы квантовой механики, физики атома и ядра» составлены в соответствии с программой по общему курсу физики для втузов.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 8. Рис. 10. Прил. 3.

Подготовлено кафедрой «Общая физика».

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Нижнетагильский технологический институт (филиал),

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Рабочая программа (часть 3) 2. Основные формулы (часть 3) 3. Требования к оформлению контрольных работ и указания к решению задач 4. Примеры решения и оформления задач 5. Задачи для самостоятельного решения 6. Контрольная работа № 5. Оптика 7. Контрольная работа № 6. Элементы квантовой механики, физики атома и ядра 8. Вопросы к экзамену (зачету). Часть 9. Требования к реферату 10. Список тем рефератов 11. Справочные таблицы 12. Библиографический список Приложения 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (часть 3) 5. Волновая оптика Развитие представлений о природе света. Законы отражения и преломления света. Световая волна. Световой поток. Волновая оптика.



Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Пространственная и временная когерентность. Способы получения когерентных источников. Методы наблюдения интерференции света (щели Юнга, зеркала и бипризма Френеля). Расчет интерференционной картины от двух когерентных волн. Оптическая длина пути и оптическая разность хода волн. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины (клин, кольца Ньютона) и полосы равного наклона. Практическое применение интерференции света: просветление оптики, контроль обработки поверхностей, точное измерение длин отрезков. Интерферометры.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса–Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Зонная пластинка. Дифракция Фраунгофера в параллельных лучах на одной щели, двух щелях. Дифракционная решетка.

Дифракционные спектры. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллических решетках. Формула Вульфа–Брэгга. Исследование структуры кристаллов. Разрешающая способность оптических приборов. Понятие о голографии.

Взаимодействие света с веществом. Оптически однородная среда.

Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии света. Поглощение (абсорбция) света. Излучение Вавилова–Черенкова.

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света (линейно-поляризованный, поляризованный по кругу и по эллипсу). Поляризаторы и анализаторы. Анализ поляризованного света. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении.

Закон Брюстера. Двойное лучепреломление и анизотропия кристаллов.

Поляроиды и поляризационные призмы. Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Эффект Фарадея.

Тепловое излучение. Равновесность теплового излучения. Энергетическая светимость и спектральная плотность энергетической светимости. Коэффициенты поглощения, отражения, пропускания. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Законы излучения абсолютно черного тела: Стефана– Больцмана и Вина. «Ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза Планка о квантовом характере излучения. Формула Планка. Вывод законов Стефана–Больцмана и Вина из формулы Планка. Понятие об оптической пирометрии.

Основы квантовой оптики. Фотоны и их свойства: энергия, масса, импульс. Фотоэффект. Внешний фотоэффект и способы его наблюдения.

Вольтамперная характеристика фототока. Основные законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Многофотонный фотоэффект. Давление света, его квантовое и волновое объяснение. Опыты Лебедева. Эффект Комптона и его теория. Диалектическое единство корпускулярно-волновых свойств электромагнитного излучения.

7. Элементы квантовой механики и атомной физики Теория атома водорода и водородоподобных систем по Бору.

Опыты Резерфорда по рассеянию – частиц веществом. Планетарная модель атома и ее критика с позиций классической физики. Постулаты Бора.





Боровская теория атома водорода. Линейчатый спектр атома водорода. Потенциалы ионизации и возбуждения. Теория Бора для водородоподобных систем. Опыт Франка и Герца. Дискретность энергетических уровней в атоме. Затруднения теории Бора.

Элементы квантовой механики. Корпускулярно-волновая двойственность свойств частиц вещества. Некоторые свойства волн де Бройля.

Вероятностный смысл волн де Бройля. Формула де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга, как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция, ее статистический смысл, свойства и нормировка. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Принцип причинности в квантовой механике. Движение свободной частицы. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками». Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект.

Применение туннельного эффекта. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике.

Элементы современной физики атомов и молекул. Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное и их физический смысл. Механический и магнитный орбитальные моменты электрона. Магнетон Бора. Энергетический спектр электронов в атоме.

Квантование магнитных элементов. Нормальный эффект Зеемана. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона, спиновое квантовое число. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в многоэлектронном атоме по состояниям. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Природа рентгеновских лучей. Сплошной рентгеновский спектр и его граница. Характеристический спектр. Закон Мозли. Молекулы: химические связи, понятие об энергетических уровнях. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света. Поглощение излучения. Спонтанное и вынужденное излучения.

Состояние инверсной заселенности энергетических уровней и способы его осуществления. Принципиальная схема действия квантового генератора.

Применение оптических квантовых генераторов (лазеры).

8. Элементы квантовых статистик и физики твердого тела Элементы квантовой статистики. Классические и квантовые частицы. Общие сведения о квантовых статистиках. Фазовое пространство.

Функция распределения. Понятие о квантовой статистике Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям при абсолютном нуле температуры. Энергия Ферми. Вырожденный и невырожденный электронный газ. Влияние температуры на распределение электронов. Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа в металле. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Теория теплоемкости Эйнштейна. Тепловое движение частиц в кристаллах. Квазичастицы. Фононы. Теплоемкость кристаллов. Теория теплоемкости Дебая.

Характеристическая температура Дебая. Законы Дебая.

Элементы квантовой теории металлов. Металлы. Вклад электронов в теплоемкость металлов. Работа выхода. Контактная разность потенциалов. Понятие о квантовой теории электропроводности металлов. Закон Ома в квантовой теории электропроводности металлов. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводников. Понятие о теории сверхпроводимости и эффектах Джозефсона.

Элементы физики твердого тела. Исходные представления зонной теории твердых тел. Энергетические зоны в кристаллах в приближении сильной связи. Эффективная масса носителей заряда. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Фотопроводимость полупроводников. Контакт двух металлов по зонной теории. Термоэлектрические явления и их применение. Контакт металла с полупроводником. Выпрямление на контакте металл–полупроводник. Контакт электронного и дырочного полупроводников (р-n переход). Действие внешней разности потенциалов на р-n переход. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы).

9. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц Элементы физики атомного ядра. Атомное ядро. Заряд и масса ядра. Размеры и плотность ядра. Дефект массы и энергия связи ядра. Механические и магнитные моменты ядер. Состав атомных ядер. Характеристика нуклонов. Взаимодействие нуклонов и понятие о свойствах ядерных сил. Модели ядра. Изотопы и изобары. Радиоактивность и его виды. Закон радиоактивного распада. Правила смещения. Закономерности -распада.

-распад. Нейтрино. Гамма-излучение и его свойства. Резонансное поглощение -излучения (эффект Мессбауэра). Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц. Ядерные реакции и их основные типы. Энергетический эффект ядерной реакции. Открытие нейтрона и его свойства. Ядерные реакции под действием нейтронов. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энергетике. Реакция синтеза атомных ядер. Термоядерные реакции. Проблема управляемых термоядерных реакций.

Элементы физики элементарных частиц. Космическое излучение.

Элементарные частицы и их общие свойства. Взаимное превращение элементарных частиц. Основные законы сохранения для элементарных частиц. Типы взаимодействий элементарных частиц. Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.

Закон преломления света где – угол падения; – угол преломления; n21 n2 n1 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой; n1 и n2 – абсолютные показатели преломления соответственно первой и второй сред.

Предельный угол полного отражения при переходе света из среды более оптически плотной в среду менее оптически плотную Оптическая сила тонкой линзы где f – фокусное расстояние линзы; nл – абсолютный показатель преломления вещества линзы; nср – абсолютный показатель преломления окружающей среды (одинаковой с обеих сторон линзы); R1 и R2 – радиусы кривизны поверхностей линзы (R 0 для выпуклой поверхности; R 0 для вогнутой).

Формула тонкой линзы где а – расстояние от оптического центра линзы до предмета; b – расстояние от оптического центра линзы до изображения.

Если фокус мнимый (линза рассеивающая), то величина f отрицательна.

Если изображение мнимое, то величина b отрицательна.

Скорость света в среде где с – скорость света в вакууме; n – абсолютный показатель преломления среды.

Разность фаз двух когерентных волн где L sn – оптическая длина пути (s – геометрическая длина пути световой волны в среде; n – показатель преломления этой среды); L2 L1 – оптическая разность хода двух световых волн; 0 – длина волны в вакууме.

Условие интерференционных максимумов Условие интерференционных минимумов Ширина интерференционной полосы где d – расстояние между двумя когерентными источниками, находящимися на расстоянии l от экрана, параллельного обоим источникам, при условии ld.

Условия максимумов и минимумов при интерференции света, отраженного от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки (пленки), находящейся в воздухе (n0 = 1), где d – толщина пленки; n – ее показатель преломления; – угол падения;

– угол преломления. Слагаемое /2 в этих формулах учитывает изменение оптической длины пути световой волны при отражении ее от среды оптически более плотной. В проходящем свете отражение световой волны происходит от среды оптически менее плотной и дополнительной разности хода световых лучей не возникает.

Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем свете) где k – номер кольца; R – радиус кривизны поверхности линзы, соприкасающейся с плоскопараллельной стеклянной пластинкой.

Радиусы темных колец Ньютона в отраженном свете (или светлых в проходящем свете) Радиус k-й зоны Френеля:

для сферической волны где а – расстояние от точечного источника света до диафрагмы с круглым отверстием; b – расстояние от диафрагмы до экрана, на котором наблюдается дифракционная картина; k – номер зоны Френеля; – длина волны;

для плоской волны Дифракция света на одной щели при нормальном падении лучей.

Условие минимумов интенсивности света где а – ширина щели; – угол дифракции; k – номер минимума; – длина волны.

Условие максимумов интенсивности света Дифракция света на дифракционной решетке при нормальном падении лучей. Условие главных максимумов интенсивности где d – период (постоянная) решетки; k – номер главного максимума; – угол между нормалью к поверхности решетки и направлением дифрагированных волн.

Период дифракционной решетки где N0 – число щелей, приходящихся на единицу длины решетки.

Закон Брюстера где В – угол падения, при котором отраженная световая волна полностью поляризована; n21 – относительный показатель преломления.

где I – интенсивность поляризованного света, прошедшего через анализатор; I0 – интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор;

– угол между направлением колебаний светового вектора волны, падающей на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора.

Угол поворота плоскости поляризации оптически активными веществами определяется соотношениями:

а) в твердых телах d, где – постоянная вращения; d – длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе;

б) в чистых жидкостях d, где [] – удельное вращение; – плотность жидкости;

в) в растворах Cd, где С – массовая концентрация оптически Закон Стефана – Больцмана где Re – энергетическая светимость (излучательность) абсолютно черного тела; = 5,6710-8 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана–Больцмана; Т – термодинамическая температура.

Связь энергетической светимости Re и спектральной плотности энергетической светимости r*,T абсолютно черного тела Энергетическая светимость серого тела где аТ – поглощательная способность (коэффициент черноты) серого тела.

Закон смещения Вина (1-ый закон Вина) где max – длина волны, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела;

b 2,90 10 3 м К – первая постоянная Вина.

Зависимость максимальной спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от температуры (2-ой закон Вина) где С 1,30 105 Вт/ м3 К 5 – вторая постоянная Вина.

Связь радиационной Тр и истинной Т температур где h = 6,6310 Джс – постоянная Планка; – частота света; – длина волны.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта:

где h – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона из металла; Тmax – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона;

б) в случае, если энергия фотона много больше работы выхода Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона в двух случаях (нерелятивистском и релятивистском) выражается различными формулами:

а) если фотоэффект вызван фотоном, имеющим незначительную энергию (h 5 кэВ), то где m0 – масса покоя электрона;

б) если фотоэффект вызван фотоном, обладающим большой энергией (h 5 кэВ), то где max ; m – масса релятивистского электрона.

Красная граница фотоэффекта где 0 – максимальная длина волны излучений (0 – соответственно минимальная частота излучений), при которых еще возможен фотоэффект.

Давление, производимое светом при нормальном падении, где Ee – облученность поверхности (энергия всех фотонов, падаюSt щих на единицу поверхности в единицу времени); w – объемная плотность энергии излучения; – коэффициент отражения.

Масса и импульс фотона выражаются соответственно формулами Изменение длины волны фотона рентгеновского излучения при рассеянии его на свободном электроне где и – длины волн падающего и рассеянного излучения; m0 – масса электрона отдачи; – угол рассеяния.

Комптоновская длина волны (При рассеянии фотона на электроне С = 2,436 пм.) Обобщенная формула Бальмера, описывающая серии в спектре атома водорода, где и – частота и длина волны спектральных линий в спектре атома водорода; R = 3,291015 с-1 и R = 1,10107м-1 – постоянная Ридберга (R = cR);

m – целое число, которое определяет серию (m = 1, 2, 3, …); n – целое число, которое определяет отдельные линии соответствующих серий (n = m+1, m+2, …): m = 1 (серия Лаймана), m = 2 (серия Бальмера), m = 3 (серия Пашена), m = 4 (серия Брэкета), m = 5 (серия Пфунда), m = 6 (серия Хэмфри).

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) где me – масса электрона; r – радиус орбиты; v – скорость электрона на n-й орбите; n – главное квантовое число; h – постоянная Планка.

Второй постулат Бора (правило частот) где En и Em – соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения); Еi – энергия ионизации водорода:

Ei hR 2,16 10 18 Дж 13,6 эВ.

Энергия электрона на n-й стационарной орбите в водородоподобном ионе где Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева; 0 – электрическая постоянная; е – заряд электрона.

Коротковолновая граница min сплошного рентгеновского спектра где е – заряд электрона; U – разность потенциалов, приложенная к рентгеновской трубке; h – постоянная Планка.

Закон Мозли, определяющий частоты спектральных линий характеристического рентгеновского излучения, где R – постоянная Ридберга; Z – порядковый номер элемента в периодической системе; - постоянная экранирования; m – целое число, которое определяет рентгеновскую серию (m = 1, 2, 3, …); n – целое число, которое определяет отдельные линии соответствующих серий (n = m+1, m+2, …).

Формула де Бройля, выражающая связь длины волн с импульсом р движущейся частицы, для двух случаев:

а) в классическом приближении (vc; p = m0v) б) в релятивистском случае (скорость v частицы сравнима со скоростью с света в вакууме; p mv m0 v 1 v2 c2 ) Связь длины волны де Бройля с кинетической энергией Т частицы:

цы покоя ( E0 m0 c 2 ), а E T T 2E0 – полная энергия частицы.

Соотношения неопределенностей:

для координаты и импульса частицы где x, y, z – неопределенности координат; px, py, pz неопределенности соответствующих проекций импульса частицы на оси координат;

для энергии и времени где Е – неопределенность энергии данного квантового состояния; t – время пребывания системы в данном состоянии.

Вероятность нахождения частицы в объеме dV где = (x, y, z, t) – волновая функция, описывающая состояние частицы;

* – функция, комплексно сопряженная с ; * – квадрат модуля волновой функции.

Для стационарных состояний где = (x, y, z) – координатная (амплитудная) часть волновой функции.

Условие нормировки вероятностей где интегрирование производится по всему бесконечному пространству, т. е. по координатам x, y, z от – до +.

Вероятность обнаружения частицы в интервале от х1 до х Одномерное временное уравнение Шредингера где i – мнимая единица ( i 2 1 ); = (h/2) = 1,0510-34 Джс – постоянная Планка; m – масса частицы; (x, t) – волновая функция, описывающая состояние частицы.

Одномерное уравнение Шредингера для стационарных состояний где – волновая функция, описывающая состояние частицы; m – масса частицы; Е – полная энергия частицы; U(х) – потенциальная энергия частицы.

Волновая функция, описывающая одномерное движение свободной частицы где А – амплитуда волн де Бройля; p k – импульс частицы; E h – энергия частицы; k 2 – волновое число; 2 – круговая частота.

Собственное значение энергии En частицы, находящейся на n-м энергетическом уровне в одномерном прямоугольном «потенциальном ящике» с бесконечно высокими «стенками», определяется формулой где l – ширина потенциального ящика.

Соответствующая этой энергии собственная волновая функция имеет вид которая является решением уравнения Шредингера для одномерного, бесконечно глубокого, прямоугольного потенциального ящика.

Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом:

где Х – символ химического элемента; Z – зарядовое число (атомный номер; число протонов в ядре); А – массовое число (число нуклонов в ядре).

Число N нейтронов в ядре равно разности А–Z.

Основной закон радиоактивного распада где N – число нераспавшихся атомов в момент времени t; N0 – число нераспавшихся атомов в момент, принятый за начальный (при t = 0); e – основание натуральных логарифмов; – постоянная радиоактивного распада.

Период полураспада Т1/2 – промежуток времени, за который число нераспавшихся атомов уменьшается в два раза. Период полураспада связан с постоянной распада соотношением Число атомов, распавшихся за время t, Среднее время жизни радиоактивного ядра – промежуток времени, за которое число нераспавшихся ядер уменьшается в е раз:

Число атомов, содержащихся в данном изотопе, где m – масса изотопа; М – его молярная масса; NА – постоянная Авогадро.

Активность А нуклида в радиоактивном источнике (активность изотопа) есть величина, равная отношению числа dN ядер, распавшихся в изотопе, к промежутку времени dt, за которое произошел распад. Активность определяется по формуле Активность изотопа изменяется со временем по тому же закону, что и число нераспавшихся ядер:

удельная активность а радиоактивного источника есть величина, равная отношению его активности А к массе m этого источника, т. е.

Дефект массы и энергии связи атомных ядер. Ядерные реакции Согласно релятивистской механике, масса покоя m устойчивой системы взаимосвязанных частиц меньше суммы масс покоя m1 m2 mk тех же частиц, взятых в свободном состоянии. Разность называется дефектом массы системы частиц.

Энергия связи прямо пропорциональна дефекту массы системы частиц:

Если энергия выражена в мегаэлектрон-вольтах, а масса в атомных единицах, то Дефект массы m атомного ядра есть разность между суммой масс свободных протонов и нейтронов и массой образовавшегося из них ядра:

где Z – зарядовое число (число протонов в ядре); mp и mn – массы протона и нейтрона соответственно; mя – масса ядра.

Если учесть, что то формулу дефекта массы ядра можно представить в виде Удельная энергия связи (энергия связи на нуклон) Правила смещения:

б) для --распада Символическая запись ядерной реакции может быть дана или в развернутом виде, например или сокращенно При сокращенной записи порядковый номер атома не пишут, так как он определяется химическим символом атома. В скобках на первом месте ставят обозначение бомбардирующей частицы, на втором – частицы, вылетающей из составного ядра, и за скобками – химический символ ядрапродукта.

Для обозначения частиц приняты следующие символы: p – протон, n – нейтрон, d – дейтрон, t – тритон, – альфа-частица, – гамма-фотон.

Законы сохранения:

а) числа нуклонов A1 A2 A3 A4, где А1 и А2 – число нуклонов ядра-мишени и бомбардирующей частицы; А3 + А4 – суммарное число нуклонов ядер продуктов реакции;

б) электрического заряда Z1 Z 2 Z 3 Z 4, где Z1 и Z2 – электрический заряд ядра-мишени и бомбардирующей частицы; Z3 + Z4 – суммарный заряд ядер продуктов реакции;

в) релятивистской полной энергии E1 E2 E3 E4, где Е1 и Е2 – релятивистская энергия ядра-мишени и бомбардирующей частицы; Е3 + Е4 – суммарная энергия ядер продуктов реакции;

г) импульса р1 + р2 = р3 + р4, где р1 и р2 – импульс ядра-мишени и бомбардирующей частицы; р3 + р4 – суммарный импульс ядер продуктов реакции.

Энергия ядерной реакции где m1 и m2 – массы покоя ядра-мишени и бомбардирующей частицы;

m3 + m4 – сумма масс покоя ядер продуктов реакции.

Если m1 + m2 m3 + m4, то энергия освобождается, энергетический эффект положителен, реакция экзотермическая.

Если m1 + m2 m3 + m4, то энергия поглощается, энергетический эффект отрицателен, реакция эндотермическая.

Энергия ядерной реакции может быть записана также в виде где Т1 и Т2 – кинетические энергии соответственно ядра-мишени и бомбардирующей частицы; Т3 и Т4 – кинетические энергии вылетающей частицы и ядра – продукта реакции.

При экзотермической реакции Т3 + Т4 Т1 + Т2; при эндотермической реакции Т3 + Т4 Т1 + Т2.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

И УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

При выполнении контрольной работы студенту необходимо руководствоваться следующим:

1. В контрольной работе студент решает задачи только того варианта, номер которого совпадает с цифрами номера в журнале группы. Номера задач, которые включаются в контрольную работу, определяются по таблице вариантов.

2. Контрольная работа выполняется на листах формата А4. Титульный лист оформляется по образцу, представленному в приложении 1.

3. Условие задачи переписывается полностью без каких-либо сокращений с указанием ее номера. Оформляется краткая запись условия, выписав все числовые данные, переведя их в систему СИ. Помните, что если какие-либо величины присутствуют в формулах, которые используются Вами при решении, но не заданы в условии, следовательно, они либо сокращаются в ходе решения задачи, либо приведены в таблицах. Некоторые данные могут быть заданы в неявном виде.

4. Сделайте при необходимости чертеж или рисунок с указанием соответствующих обозначений поясняющих содержание задачи.

5. Сопровождайте ход решения задачи краткими, но исчерпывающими пояснениями. Указывайте основные законы и формулы, на которых базируется решение, разъясняйте буквенные обозначения величин входящие в формулы. Основные уравнения в ходе решения задачи нумеруйте. Если при решении задач применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-либо физический закон или не являющаяся определением какой-нибудь физической величины, то ее следует вывести.

6. Получите решение в общем, виде, т. е. выразите искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи.

7. Поставите в правую часть полученной рабочей формулы вместо символов величин обозначения единиц, проведите с ними необходимые действия и убедитесь в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине.

8. Произведите вычисление величин, подставленных в формулу, руководствуясь правилами приближенных вычислений. Запишите в ответе числовое значение и сокращенное наименование единицы искомой величины. Оцените достоверность полученного Вами результата. После приведенного решения задачи оставьте место для замечаний преподавателя и возможных исправлений.

9. Контрольная работа сдается в срок, который указывает преподаватель на занятии.

4. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. От двух когерентных источников S1 и S2 свет с длиной волны = 0,8 мкм попадает на экран. На экране наблюдается интерференционная картина. Когда на пути одного из лучей перпендикулярно ему поместили мыльную пленку (рис. 1), интерференционная картина изменилась на противоположную. При какой наименьшей толщине пленки d это возможно?

= 0,8 мкм = 810-7 м n = 1, Изменение интерференционной картины на противоположную означает, что на тех участках экрана, где наблюдались интерференционные максимумы, стали наблюдаться интерференционные минимумы. Такой сдвиг интерференционной картины возможен при изменении оптической разности хода пучков световых волн на нечетное число полуволн.

где 1 – оптическая разность хода пучков световых волн до внесения пленки; 2 – оптическая разность хода тех же пучков после внесения пленки;

Наименьшей толщине пленки соответствует k = 0. При этом формула (1) примет вид Выразим оптические разности хода 2 и 1. Из рис. 1 следует:

Подставим выражения 1 и 2 в формулу (2):

Отсюда Пример 2. На стеклянный клин нормально к его грани падает монохроматический свет с длиной волны = 0,6 мкм. В возникшей при этом интерференционной картине на отрезке длиной а = 1 см наблюдается 10 полос. Определите преломляющий угол клина.

а = 1 см = 0,01 м пучки света когерентны. Поэтому на поверхности клина будут наблюдаться интерференционn = 1, Темные полосы видны на тех участках клина, для которых разность хода лучей кратна нечетному числу длин полуволн:

Разность хода двух волн складывается из разности оптических длин путей этих волн ( 2dn cos ) и половины длины волны (/2). Величина /2 представляет собой добавочную разность хода, возникающую при отражении световой волны 1 от оптически более плотной среды. Подставляя в формулу (1) разность хода световых волн, получаем где n – показатель преломления стекла; dk – толщина клина в том месте, где наблюдается темная полоса, соответствующая номеру k; – угол преломления.

Согласно условию угол падения равен нулю, следовательно, и угол преломления равен нулю, а cos 1. Раскрыв скобки в правой части равенства (2), после упрощения получим Пусть произвольной темной полосе k-го номера соответствует толщина dk клина, а темной полосе (k + N)-го номера – толщина dk + N клина.

Тогда на рис. 2, учитывая, что N полос укладывается на расстоянии l, найдем Выразим из (3) dk и dk + N и подставим их в формулу (4). Затем, учитывая, что sin (из-за малости угла ), получим Подставляя значения физических величин, найдем Выразим в градусах. Для этого можно воспользоваться соотношением между радианом и секундой: 1 рад = 2,06105, т. е.

Пример 3. Между стеклянной пластиной и лежащей на ней плосковыпуклой стеклянной линзой налита жидкость, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Радиус r8 восьмого темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете ( = 700 нм) равен 2 мм. Радиус кривизны выпуклой поверхности линзы равен R = 1 м.

Найдите показатель преломления n жидкости.

r8 = 2 мм = 210-3 м = 700 нм = 710-7 м сти плоскопараллельной пластины. Так как радиус кривизны линзы велик, то лучи 1 и 2 (рис. 3) Темные кольца видны при таких толщинах зазора между линзой и пластиной, для которых оптическая разность хода кратна нечетному числу половины длины волны Для лучей 1 и 2 оптическая разность хода равна где слагаемое /2 обусловлено изменением фазы луча 2 при отражении от оптически более плотной среды. Приравнивая правые части выражений (1) и (2), получаем отсюда Выразим радиус темного кольца rk с толщиной зазора dk в том месте, где это кольцо наблюдается. Для этого воспользуемся теоремой Пифагора (рис. 3):

Слагаемым d k2 можно пренебречь из-за малости его по сравнению с другими слагаемыми, произведя преобразования получаем:

Приравнивая правые части выражений (4) и (5), получаем:

Отсюда Подставляя значения физических величин, найдем Пример 4. На дифракционную решетку нормально к ее поверхности падает параллельный пучок света с длинной волны = 0,5 мкм. Помещенная вблизи решетки линза проецирует дифракционную картину на плоский экран, удаленный от линзы на L = 1 м. Расстояние х между двумя максимумами интенсивности первого порядка на экране равно 20,2 см. Определите: 1) постоянную d дифракционной решетки; 2) число N штрихов на 1см ее длины; 3) число максимумов k которое дает дифракционная решетка; 4) максимальный угол max отклонения лучей, соответствующих последнему дифракционному максимуму.

L=1м откуда Подставляя значения физических величин, найдем 2) Число штрихов на единице длины связано с периодом решетки d соотношением:

3) Максимальный угол отклонения лучей решеткой не может превышать 90о, поэтому из условия главных максимумов при получаем:

Число главных максимумов k должно быть целым. В то же время оно не может принять значение, равное 10, так как при этом значение sin будет больше единицы, что невозможно. Следовательно, Общее число максимумов равно kобщ 2k max 1, так как вправо и влево от центрального максимума наблюдаются по одинаковому числу максимумов.

4) Максимальный угол отклонения max найдем, подставив в условие главных максимумов (1) k k max, Пример 5. Два николя N1 и N2 расположены так, что угол между их плоскостями пропускания составляет = 60о. Определите, во сколько раз уменьшится интенсивность I0 естественного света: 1) при прохождении через один николь N1; 2) при прохождении через оба николя. Коэффициент поглощения света в николе k = 0,05. Потери на отражение света не учитывать.

преломления на два луча: обыкновенный и необыкновенный (рис. 5). Оба луча одинаковы по 2) 0 – ? плоскости чертежа (плоскость главного сечения).

Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна плоскости чертежа. Обыкновенный луч света (о) вследствие полного отражения от границы АВ отбрасывается на зачерненную поверхность призмы и поглощается ею. Необыкновенный луч (е) проходит через призму, уменьшая свою интенсивность вследствие поглощения. Таким образом, интенсивность света, прошедшего через первую призму, Относительное уменьшение интенсивности света получим, разделив интенсивность I0 естественного света, падающего на первый николь, на интенсивность I1 поляризованного света.

Произведем вычисления:

Таким образом, интенсивность света уменьшается в 2,1 раза.

2) Плоскополяризованный пучок света интенсивности I1 падает на второй николь N2 и также расщепляется на два луча различной интенсивности: обыкновенный и необыкновенный. Обыкновенный луч полностью поглощается призмой, поэтому интенсивность его нас не интересует. Интенсивность I2 необыкновенного луча, вышедшего из призмы N2, определяется законом Малюса:

а) без учета поглощения света во втором николе б) с учетом поглощения света I 2 I1 1 k cos2.

Искомое уменьшение интенсивности при прохождении света через оба николя найдем, разделив интенсивность I0 естественного света на интенсивность I2 света, прошедшего систему из двух николей.

Заменяя отношение I0/I1 его выражением по формуле (1), получаем Произведем вычисления:

Таким образом, после прохождения света через два николя интенсивность его уменьшится в 8,86 раза.

Пример 6. Длина волны, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения абсолютно черного тела max = 0,58 мкм. Определите энергетическую светимость Re поверхности тела.

max = 0,58 мкм = 5,8010-7 м Энергетическая светимость абсоb = 2,9010-3 мК лютно черного тела в соответствии с заВт/(м2К4) коном Стефана–Больцмана пропорциональна четвертой степени термодинамической температуры и выражается форRe – ?

где – постоянная Стефана–Больцмана.

Температуру можно выразить с помощью закона смещения Вина:

где b – постоянная Вина.

Используя формулы (1) и (2), получаем Произведем вычисления:

Пример 7. На металлическую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны = 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается, когда разность потенциалов тормозящего электрического поля достигает U = 0,90 В. Вычислите работу выхода А и «красную границу» кр фотоэффекта.

= 0,413 мкм = 4,1310-7 м с = 3,0108 м/с Следовательно, Из выражения (3) найдем работу выхода Уравнение Эйнштейна для «красной границы» фотоэффекта примет следующий вид:

откуда Подставляя числовые данные в формулы (4) и (5), получим Пример 8. Угол рассеяния фотона с энергией = 1,2 МэВ на свободном электроне равен = 60о. Найдите длину волны рассеянного фотона, энергию Те и импульс ре электрона отдачи. Кинетической энергией электрона до соударения пренебречь.

= 1,2 МэВ = 1,9210-13 Дж с = 3,0108 м/с волны; mе – масса покоя электрона отдачи; – угол рассеяния (рис. 6). На рисунке p и p ' – импульсы падающего и рассеянного фотонов.

Из формулы (1) находим Выражая через энергию падающего фотона hc, получаем Энергия электрона отдачи по закону сохранения энергии Выразим изменение длины волны через изменение частоты:

С учетом (1) можно записать:

Умножим выражение (3) на h и учитывая, что где Е0 = 0,51 МэВ = 0,8210-13 Дж – энергия покоя электрона.

Зная энергию электрона, найдем импульс Подставляя числовые данные в формулы (2), (4) и (5), получаем:

Пример 9. Монохроматический свет с длиной волны = 663 нм падает нормально на зеркальную плоскую поверхность. Поток световой энергии равен Фе = 0,6 Вт. Определите силу светового давления р, испытываемой этой поверхностью и число фотонов N, ежесекундно падающих на поверхность.

(энергетическая облученность); – коэффициент отражения.

Подставляя правую часть выражения (2) в формулу (1) получаем Произведя вычисления, учитывая, что для зеркальной поверхности = 1.

Произведение энергии одного фотона h на число фотонов N, ежесекундно падающих на поверхность, равно мощности излучения, т. е.

потоку излучения Фе откуда Подставляя числовые значения в формулу (4), получаем:

Пример 10. Определите частоту света, излучаемого возбужденным атомом водорода, при переходе электрона на второй энергетический уровень, если радиус орбиты изменился в 9 раз.

стота света, излучаемого атомом водорода, определяrn/rm = где R – постоянная Ридберга; m определяет серию (по условию задачи, m = 2 – серия Бальмера), т. е. номер орбиты, на которую переходит электрон; n определяет отдельную линию серии, т. е. номер орбиты, с которой переходит электрон.

Второй закон Ньютона для электрона, движущегося по окружности радиусом rn под действием кулоновской силы, можно записать в виде:

где me – масса электрона покоя; е – заряд электрона; 0 – электрическая постоянная.

Согласно теории Бора, момент импульса электрона, движущегося по n-й орбите, определяется по формуле:

Решая уравнения (2) и (3), получим:

Из выражения (4) и условия задачи следует, что Умножив и разделив правую часть уравнения (1) на m2 и учитывая (5), получаем расчетную формулу для искомой частоты:

Подставляя числовые значения в расчетную формулу и произведя вычисления, получаем:

Пример 11. Электрон, начальной скоростью которого можно пренебречь, прошел ускоряющую разность потенциалов: 1) U1 = 51 В; 2) U2 = 510 кВ. Найти длину волны де Бройля для этих двух случаев.

|e| = 1,610-19Кл Связь импульса с кинетической энергией различна для нерелятивистского случая (когда кинетическая энергия частицы много меньше энергии покоя) и для релятивистского случая (когда кинетическая энергия сравнима с энергией покоя частицы).

В нерелятивистском случае где m0 – масса покоя частицы.

В релятивистском случае где E0 m0 c 2 – энергия покоя частицы.

Формула (1) с учетом соотношений (2) и (3) запишется:

а) в нерелятивистском случае б) в релятивистском случае Сравним кинетические энергии электрона, прошедшего заданные в условии задачи разности потенциалов U1 = 51 В и U2 = 510 кВ, с энергией покоя электрона и в зависимости от этого решим, какую из формул (4) или (5) следует применять для вычисления длины волны де Бройля.

Как известно, кинетическая энергия электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов, что много меньше энергии покоя электрона Е0 = 0,51 МэВ = 0,8210-13 Дж.

Следовательно, в этом случае можно применить формулу (4). Для упрощения расчетов заметим, что T1 10 4 m0 c 2. Подставив это выражение в формулу (4), перепишем ее в виде Учитывая, что h m0 c есть комптоновская длина волны С = 2,43 пм, получаем Подставляя значения, получаем:

Во втором случае кинетическая энергия т. е. равна энергии покоя электрона. В этом случае необходимо применить релятивистскую формулу (5). Учитывая, что по формуле (5) находим Подставляя числовые значения, получаем:

Пример 12. Кинетическая энергия электрона в атоме составляет величину порядка Те = 10 эВ. Используя соотношение неопределенностей, определите: 1) минимальные линейные размеры атома; 2) естественную ширину спектральной линии излучения атома при переходе его из возбужденного состояния в основное. Среднее время жизни атома в возбужденном состоянии принять равным 10-8 с, а длину волны излучения – равной 600 нм.

Те = 10 эВ=1610-19 Дж = 600 нм = 610-7м = 1,05410-34 Дж пространстве, тем более неопределенным становится импульс, а следовательно, и энергия частицы. Пусть атом имеет линейные размеры l (диаметр атома), тогда электрон атома будет находиться где-то в пределах области с определенностью x l. Соотношение неопределенностей (1) можно записать в этом случае в виде l 2 p, откуда Физическая разумная неопределенность импульса р, во всяком случае, не должна превышать значения самого импульса р, т. е.

Импульс р связан с кинетической энергией Т соотношением p 2m0T. Заменим р значением 2m0T (такая замена не увеличит l).

Переходя от неравенства (2) к равенству, получим Подставив числовые значения и произведя вычисления, найдем 2) При переходе атомов из возбужденного состояния в основное существует некоторый разброс (неопределенность) в энергии испускаемых фотонов. Это связано с тем, что энергия возбужденного состояния не является точно определенной, а имеет конечную ширину. Согласно соотношению неопределенностей энергии и времени, ширина энергетического уровня возбужденного состояния связана со средним временем жизни атомов в этом состоянии соотношением Вследствие конечной ширины уровня энергии возбужденного состояния энергия фотонов, испускаемых атомами, также имеет разброс, равный ширине энергетического уровня. Тогда Поскольку энергия фотона связана с длиной волны соотношением то разбросу () энергии соответствует разброс длин волн (). Чтобы найти, продифференцируем соотношение (4) по и заменим бесконечно малые приращения соответствующих величин на конечные:

Входящий в это выражение конечный интервал длин волн и есть естественная ширина спектральной линии. Выразив из формулы (5) и заменив согласно (3), получим Произведем вычисления Пример 13. Электрон находится в бесконечно глубоком одномерном прямоугольном потенциальном ящике шириной l. Определите: 1) вероятность того, что электрон, находящийся в возбужденном состоянии (n = 2), будет обнаружен в средней трети ящика; 2) в каких точках интервала (0 x l) плотность вероятности 2 x нахождения частицы максимальна и минимальна?

l – ширина ящика 1) Вероятность W обнаружить частицу в интервале х1 x х2 определяется равенством Возбужденному состоянию (n = 2) отвечает собственная функция Подставив 2(х) в подынтегральное выражение формулы (1) и выносятся постоянные величины за знак интеграла, получим Согласно условию задачи, x1 l и x2 2l (рис. 7). Поставим эти пределы интегрирования в формулу (3), произведем замену sin Заметив, что sin получим 2) Плотность вероятности 2 x для рассматриваемого случая определяется выражением Для удобства дальнейших преобразований введем обозначение мы. Возьмем первую производную y по х, приравняем полученное выражение к нулю, и решая это уравнение, найдем значения х, отвечающие экстремумам y.

1) k1 = 1, x1 ;

2) k2 = 2, x2 ;

3) k3 = 3, x3.

Для ответа на вопрос: максимум или минимум имеет функция при найденных значениях х1, х2 и х3 – необходимо установить знак второй производной y при значениях х1, х2 и х3.

Следовательно, в точках x1 и x будет максимальна, а в точке x2 плотность вероятности 2 x – минимальна (рис. 7).

Пример 14. Головная длина волны К-серии характеристического рентгеновского излучения для некоторого элемента равна = 0,0205 нм.

Определите порядковый номер Z этого элемента.

= 0,0205 нм = 0,20510-10 м Ридберга; Z – порядковый номер элемента, из которого изготовлен электрод; – постоянная экранирования; m – номер энергетического уровня, на который переходит электрон; n – номер уровня, с которого переходит электрон, находим Z:

Порядковый номер 78 имеет платина (Pt).

Пример 15. Определить начальную активность А0 радиоактивного магния 12 Mg массой m = 0,2 мкг, а также активность А по истечении времени t = 1 ч. Предполагается, что все атомы изотопа радиоактивны.

m = 0,2 мкг = 210-10 кг Начальная активность изотопа М = 2710-3 кг/моль где – постоянная радиоактивного распада;

NA = 6,021023 моль-1 N0 – количество атомов изотопа в начальный Произведем вычисления Активность изотопа уменьшается со временем по закону Заменив в формуле (3) постоянную распада ее выражением, получим Так как e ln Сделав подстановку числовых значений, получим Пример 16. Найти энергию реакции 4 Be1 H 2 He 3 Li.

mHe = 4,00260 а.е.м.

mLi = 6,01513 а.е.м.

Q 931,49,01219 1,00783 4,00260 6,01513 2,13 МэВ

5. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленный светофильтр ( =0,50 мкм) заменить красным ( =0,65 мкм)?

2. На пути световой волны, идущей в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной d = 1 мм. На сколько изменится оптическая длина пути, если волна падает на пластинку: 1) нормально; 2) под углом = 30о?

3. Два параллельных пучка световых волн 1 и 2 падают на стеклянный клин с преломляющим углом = 30о и после преломления выходят из нее (рис. 8). Найдите оптическую разность хода световых волн после преломления их призмой, если расстояние между пучками l = 2 см.

4. От двух когерентных источников свет с длиной волны = 0,7 мкм падает на экран. На экране наблюдается интерференционная картина. Когда на пути одного из лучей перпендикулярно ему поместили мыльную пленку, интерференционная картина изменилась на противоположную.

При какой наименьшей толщине пленки это возможно?

5. Источник S света ( = 0,6 мкм) и плоское зеркало М расположены, как показано на рис. 9 (зеркало Ллойда). Что будет наблюдаться в точке Р экрана, где сходятся лучи SP и SMP, – свет или темнота, если |SP| = r = 2 м, а = 0,55 мм, |SM| = |MP|?

6. В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника света равно d = 0,5 мм, расстояние до экрана l = 5 м.

В зеленном свете получились интерференционные полосы на расстоянии х = 5 мм друг от друга. Найти длину волны зеленного света.

7. Расстояние от бипризмы Френеля до узкой щели и экрана соответственно равны а = 30 см и b = 1,5 м. Бипризма стеклянная с преломляющим углом = 20. Определите длину волны света, если ширина интерференционных полос х = 0,65 мм.

8. Расстояние от бипризмы Френеля до узкой щели и экрана соответственно равны а = 48 см и b = 6 м. Бипризма стеклянная с преломляющим углом = 10. Определите максимальное число полос N, наблюдаемых на экране, если = 600 нм.

9. Мыльная пленка, расположенная вертикально образует клин вследствие стекания жидкости. Наблюдая интерференционные полосы в отраженном свете ртутной дуги ( =546,1 нм), находим, что расстояние между пятью полосами равно х = 2 см. Найдите угол клина в секундах.

Свет падает перпендикулярно к поверхности пленки.

10. На стеклянный клин с углом при вершине = 40 нормально падает монохроматический свет с длиной волны = 600 нм. Определите в интерференционной картине расстояние х между двумя соседними минимумами.

11. Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом. Наблюдение ведется в отраженном свете. Радиусы двух соседних темных колец равны соответственно rk = 4,0 мм и rk+1 = 4,38 мм.

Радиус кривизны линзы равен R = 6,4 м. Найдите порядковые номера k колец и длину волны падающего света.

12. Расстояние между пятым и двадцать пятым светлыми кольцами Ньютона равно r = 9 мм. Радиус кривизны линзы R = 15 м. Найдите длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку.

Наблюдение проводится в отраженном свете.

13. Установка для получения колец Ньютона освещается светом от ртутной дуги, падающим нормально. Наблюдение производится в проходящем свете. Какое по порядку k светлое кольцо, соответствующее линии 1 = 579,1 нм, совпадает со следующим k+1 светлым кольцом, соответствующим линии 2 = 577,0 нм?

14. Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой стеклянной линзой налита жидкость, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Радиус r8 восьмого темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете ( = 700 нм) равен 2 мм.

Радиус кривизны R выпуклой поверхности линзы равен 1 м. Найдите показатель преломления n жидкости.

15. В опыте с интерферометром Майкельсона для смещения интерференционной картины на N = 500 полос потребовалось переместить зеркало на расстояние х = 0,161 мм. Найдите длину волны падающего света.

16. Для измерения показателя преломления аммиака в одно из плечей интерферометра Майкельсона поместили откаченную трубку длиной l = 14 см. Концы трубки закрыты плоскопараллельными стеклами. При заполнении трубки аммиаком интерференционная картина для длины волны = 0,59 мкм сместилась на N = 180 полос. Найдите показатель преломления n аммиака.

17. На поверхность стеклянного объектива нанесена тонкая пленка, показатель преломления которой n2 = 1,2 («просветляющая» пленка). При какой наименьшей толщине d этой пленки произойдет максимальное ослабление отраженного света в средней части видимого спектра?

18. Плоская световая волна ( = 0,7 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием радиусом r = 1,4 мм. Определите расстояние b1, b2, b3 от диафрагмы до трех наиболее удаленных от нее точек, в которых наблюдаются минимумы интенсивности.

19. Точечный источник S света ( = 0,5 мкм), плоская диафрагма с круглым отверстием радиусом r = 1 мм и экран расположены, как это указано на рис. 10 (а = 1 м). Определите расстояние b от экрана до диафрагмы, при котором отверстие открывало бы для точки Р три зоны Френеля.

20. Как изменится интенсивность в точке Р (см. задачу 19), если убрать диафрагму?

21. На дифракционную решетку нормально к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны = 550 нм. На экране находящийся от решетки на расстоянии L = 1 м, с помощью линзы, расположенной вблизи решетки, проецируется дифракционная картина, причем первый главный максимум наблюдается на расстоянии l = 12 см от центрального. Определите: 1) период d дифракционной решетки; 2) число штрихов N на 1 см ее длины; 3) общее число максимумов k даваемых решеткой; 4) угол дифракции, соответствующий последнему максимуму.

22. На дифракционную решетку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет. Период решетки d = 2 мкм. Определите наибольший порядок дифракционного максимума k, который дает эта решетка в случае красного (кр = 700 нм) и фиолетового (ф = 400 нм) света.

23. На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной трубки. Определите постоянную дифракционной решетки d, чтобы в направлении =41о совпадали максимумы двух линий:

1 = 656,3 нм и 2 = 410,2 нм.

24. На дифракционную решетку нормально падает пучок света. При повороте гониометра на некоторый угол в поле зрения видна линия = 440 нм в спектре третьего порядка. Будут ли видны под этим же углом какие-либо другие спектральные линии, соответствующие длинам волн, лежащим в пределах видимого спектра (от 400 до 700 нм)?

25. На дифракционную решетку нормально падает света от разрядной трубки, наполненной гелием. Сначала зрительная труба устанавливается на фиолетовые линии ( = 389 нм) по обе стороны от центральной полосы в спектре первого порядка. Отсчеты по лимбу вправо от нулевого деления дали соответственно 1 = 27о33 и 1 = 36о27. После этого зрительная труба устанавливается на красные линии по обе стороны от центральной полосы в спектре первого порядка. Отсчеты по лимбу вправо от нулевого деления дали соответственно 2 = 23о54 и 2 = 40о6. Найдите длину волны красной линии спектра гелия.

26. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества равен пр = 45о. Чему равен для этого вещества угол полной поляризации В?

27. На стеклянную пластинку (n = 1,6) падает естественный луч света. Определите угол между падающим и отраженным лучом, если отраженный луч максимально поляризован.

28. Угол между плоскостями поляризации двух николей в поляризационном микроскопе равен = 60о. Найдите, во сколько раз уменьшится интенсивность Iест естественного света при прохождении через оба николя?

Коэффициент поглощения света в николе 0,05.

29. Пластинка кварца толщиной d = 2 мм (постоянная вращения кварца = 15 град/мм), вырезанная перпендикулярно оптической оси, помещена между двумя скрещенными николями. Пренебрегая потерями света в николях, определите, во сколько раз уменьшится интенсивность света, прошедшая через эту систему.

30. Принимая, Солнце за черное тело и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны = 500 нм. Определите: 1) температуру поверхности Солнца; 2) энергию, излучаемую Солнцем в виде электромагнитных волн за 10 мин; 3) массу, теряемую Солнцем за это время за счет излучения.

31. Определите температуру Т поверхности Земли и ее энергетическую светимость Re, если максимуму спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны = 10 мкм.

32. Абсолютно черное тело нагрели от температуры Т1 = 600 К до Т2 = 2400 К. Определите: 1) во сколько раз увеличилась его энергетическая светимость Re ; 2) как изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.

33. Энергетическая светимость абсолютно черного тела Re = 10 кВт/м2. Определите длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.

34. Раскаленная металлическая поверхность площадью S = 10 см2 излучает в одну минуту W = 4104 Дж энергии. Температура поверхности равна Т=2500 К. Какую мощность излучения Р имела бы эта поверхность, если бы она была абсолютно черной? Найдите отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной темR пературе aT e *.

35. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d = 0,3 мм, длина спирали l = 5 см. При включении лампочки в сеть напряжением U = 127 В через лампочку течет ток I = 0,31 А. Найдите температуру Т спирали. Считать, что по установлении равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате излучения. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела для данной темпеR ратуры aT e * 0,31.

36. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттовой электрической лампочке Т = 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре aT e * 0,3. Найти площадь S излучающей поверхности спирали.

37. Поверхность тела нагрета до температуры Т = 1000 К. Затем одна половина этой поверхности нагревается на Т = 100 К, другая охлаждается на Т = 100 К. Во сколько раз изменится энергетическая светимость Re * поверхности этого тела?

38. Какую мощность Р надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом R = 2 см, чтобы поддерживать его температуру на Т = 27 К выше температуры окружающей среды? Температура окружающей среды Т = 293 К. Считать, что тепло теряется только вследствие излучения.

39. Считая, что тепловые потери обусловлены только излучением, определите, какую мощность Р необходимо подводить к свинцовому шарику диаметром d = 2 см, чтобы при температуре окружающей среды t0 13 o C поддерживать его температуру равной t = 17 оС. Принять поглощательную способность меди аТ = 0,6.

40. Ртутная дуга имеет мощность Р = 125 Вт. Какое число фотонов N испускается в единицу времени в излучении с длинами волн, равными:

612,3; 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 идет на излучение.

41. В работе А. 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». Найдите работу выхода Авых электрона из металла, с которым работал А. Г. Столетов.

42. На металлическую пластину падает монохроматический свет с длиной волны = 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается, когда разность потенциалов тормозящего электрического поля достигает U = 0,90 В. Вычислите работу выхода Авых и красную границу кр фотоэффекта.

43. Натрий освещается монохроматическим светом с длиной волны = 40 нм. Определите наименьшее задерживающее напряжение U, при котором фототок прекратится. «Красная граница» фотоэффекта для натрия кр = 584 нм.

44. При фотоэффекте с платиновой поверхности задерживающий потенциал оказался равным U = 0,8 В. Найдите: 1) длину волны применяемого облучения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект кр.

45. «Красная граница» фотоэффекта для цезия равна кр = 653 нм.

Определите скорость v фотоэлектронов при облучении цезия фиолетовыми лучами с длиной волны = 400 нм.

46. Угол рассеяния фотона с энергией = 1,2 МэВ на свободном электроне равен = 60о. Найдите: 1) длину волны и энергию рассеянного фотона; 2) энергию Те, импульс ре и направление движения электрона отдачи.

47. Определить энергию электрона Те отдачи при эффекте Комптона, если фотон ( = 100 пм) был рассеян на угол = 180о.

48. Пучок монохроматического света с длиной волны = 663 нм падает нормально на зеркальную поверхность. Поток световой энергии Фе = 0,6 Вт. Определите силу давления F, испытываемую этой поверхностью и число N фотонов, ежесекундно падающих на поверхность.

49. Давление р монохроматического света с длиной волны = 500 нм на поверхность с коэффициентом отражения = 0,3, расположенную перпендикулярно падающему свету, равно 0,2 мкПа. Определите число фотонов N, падающих ежесекундно на единицу площади этой поверхности.

50. Определив энергию ионизации Еi атома водорода, найдите в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую самой длинноволновой линии серии Лаймена.

51. Найдите длину волны де Бройля для протонов, прошедших разность потенциалов U1 = 1 В и U2 = 100 В.

52. Найдите длину волны де Бройля для: 1) электрона, движущегося со скоростью v = 106 м/с; 2) атома водорода, движущегося со средней квадратичной скоростью при температуре Т = 300 К; 3) шарика массой m = 1 г, движущегося со скоростью v = 1 см/с.

53. Найдите длину волны де Бройля для атома водорода, движущегося при температуре Т = 300 К с наиболее вероятной скоростью.

54. Определите длину волны коротковолновой границы спектра тормозного рентгеновского излучения, если скорость электронов составляет v = 0,4c.

55. Длина волны -излучения радия = 1,6 пм. Какую разность потенциалов U надо приложить к рентгеновской трубке, чтобы получить рентгеновские лучи с этой длиной волны?

56. Какую наименьшую разность потенциалов U надо приложить к рентгеновской трубке, чтобы получить все линии К-серии, если в качестве материала антикатода взять: 1) медь; 2) серебро; 3) вольфрам; 4) платину?

57. Считая, что формула Мозли с достаточной степени точности дает связь между длиной волны характеристических рентгеновских лучей и порядковым номером элемента Z, из которого сделан антикатод, найдите наибольшую длину волны линий К-серии рентгеновских лучей, даваемых трубкой с антикатодом из: 1) железа; 2) меди; 3) молибдена; 4) серебра; 5) тантала; 6) вольфрама; 7) платины. Для К-серии постоянная экранирования = 1.

58. Найдите постоянную экранирования для L-серии рентгеновских лучей, если известно, что при переходе электрона в атоме вольфрама с Мна L-слой испускается рентгеновские лучи с длиной волны = 143 пм.

59. В атоме вольфрама электрон перешел с М-слоя на L-слой. Принимая постоянную экранирования = 5,5. Определите длину волны испущенного фотона.

60. При переходе электрона в атоме с L- на К-слой испускаются рентгеновские лучи с длиной волны = 78,8 пм. Определите порядковый номер Z этого атома. Для К-серии постоянная экранирования = 1.

61. Определите напряжение на рентгеновской трубке с никелевым антикатодом (Z = 28), если разность длин волн между К-линией и коротковолновой границей сплошного рентгеновского спектра равна 84 пм.

62. Электрон находится в бесконечно глубоком одномерном прямоугольном потенциальном ящике шириной l. Вычислите вероятность W того, что электрон, находящейся в первом возбужденном состоянии (n = 2), будет обнаружен в интервале 0 x l/3.

63. Электрон в одномерной прямоугольном потенциальном ящике шириной l = 200 пм с бесконечно высокими стенками находится в возбужденном состоянии (n = 4). Определите: 1) минимальную энергию электрона; 2) вероятность W обнаружения электрона в интервале 0 x l/4.

двух -распадов?

65. Какой изотоп образуется из -распада?

66. При бомбардировке изотопа лития 3 Li дейтронами 1 H образуются две -частицы 2 He и выделяется энергия Е = 22,3 МэВ. Определите массу изотопа лития.

67. Какова вероятность W того, что данный атом в изотопе радиоактивного йода 131J распадется в течении ближайшей секунды?

68. Определите период полураспада Т1/2 радиоактивного изотопа, если 5/8 начального количества ядер этого изотопа распалось за 849 с.

А = 3,71010 Бк.

70. Найдите постоянную распада радона 222Rn, если известно, что число атомов радона уменьшается за время t = 1 сут на 18,2%.

71. Некоторый радиоактивный изотоп имеет постоянную распада = 410-7 с-1. Через какое время t распадется 75% первоначальной массы m атомов?

72. В результате распада массы m = 1 г радия 226Ra за время t = 1 год образовалась некоторая масса гелия, занимающего при нормальных условиях объем V = 43 мм2. Найдите из этих данных постоянную Авогадро NА.

73. В ампулу помещен препарат, содержащий массу m1 = 1,5 г радия 88 Ra. Какая масса m2 радона 86 Rn накопится в этой ампуле по истечении времени t T1 2 2, где Т1/2 – период полураспада радона?

74. В ампулу помещен радон 222Rn, активность которого А0 = 14,810 Бк. Через какое время t после наполнения ампулы активность радона будет А = 2,22109 Бк?

75. При соударении -частицы 2 He с ядром бора 10 B произошла ядерная реакция, в результате которой образовалось два новых ядра. Одним из этих ядер было ядро атома водорода 1 H. Определите порядковый номер Z и массовое число А второго ядра, приведите символическую запись ядерной реакции и определите ее энергетический эффект Q.

76. Найдите энергию связи Есв ядер: 1) 1 H ; 2) 2 He. Какое из этих ядер более устойчиво?

77. Вычислите энергию связи Есв ядра атома алюминия 78. Какую наименьшую энергию W нужно затратить, чтобы оторвать один нейтрон от ядра азота 14 N ?

79. Найдите минимальную энергию W, необходимую для удаления одного протона из ядра азота 14 N.

80. Какую наименьшую энергию W нужно затратить, чтобы разделить ядро 2 He на две одинаковые части?

81. Какую массу m1 воды можно нагреть от 0 оС до кипения, если использовать все тепло, выделяющееся при реакции 3 Li p,, при полном разложении массы m2 = 1 г лития?

82. Определите дефект массы m и энергию Q ядерной реакции 83. Определите энергию Q ядерной реакции 3 Li1 H 2 He 2 He. Выделяется или поглощается энергия в этом случае?

84. Найдите наименьшую энергию -кванта, достаточную для осуществления реакции разложения дейтона -лучами 1 H h1 H 0 n.

85. Найдите наименьшую энергию -кванта, достаточную для осуществления реакции 12 Mg, n.

86. Какую энергию W (в киловатт-часах) можно получить от деления массы m = 1 г урана 235U, если при каждом акте распада выделяется энергия Q = 200 МэВ?

87. Какая масса m урана 235U расходуется за время t = 1 сут на атомной электростанции мощностью Р = 5000 кВт? КПД принять равным = 17%. Считать, что при каждом акте распада выделяется энергия Q = 200 МэВ.

88. Найдите электрическую мощность Р атомной электростанции, расходующей 0,1 кг урана-235 в сутки, КПД станции = 16%. Считать, что при каждом акте распада выделяется энергия Q = 200 МэВ.

89. При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования гелия из дейтерия и трития. Напишите уравнение термоядерной реакции. Найдите энергию Q, выделяющуюся при этой реакции. Какую энергию W можно получить при образовании массы m = 1 г гелия?

ОПТИКА

Таблица вариантов к контрольной работе № анта 5.1. Найдите все длины волн видимого света (от 0,76 до 0,38 мкм), которые будут: 1)максимально усилены; 2) максимально ослаблены при оптической разности хода интерферирующих волн, равной 1,8 мкм.

5.2. Расстояние между двумя щелями в опыте Юнга d = 1 мм, расстояние от щелей до экрана L = 3 м, расстояние между соседними интерференционными максимумами на экране x = 1,5 мм. Найдите длину волны источника монохроматического света.

5.3. Расстояние между двумя щелями в опыте Юнга d = 0,5 мм, длина волны света равна = 550 нм. Каково расстояние L от щелей до экрана, если расстояние между соседними темными полосами x = 1 мм?

5.4. В опыте Юнга на пути одного из интерференционных лучей поместили перпендикулярно этому лучу стеклянную пластинку, то центральная полоса сместилась в положение, первоначально занимаемой пятой светлой полосой. Длина волны = 0,5 мкм. Определите толщину d пластинки.

5.5. Оранжевые лучи с длиной волны = 650 нм от двух когерентных источников, расстояние между которыми d = 120 мкм, падают на экран.

Расстояние от источников до экрана L = 3,6 м. Найдите расстояние x между центрами соседних темных полос на экране.

5.6. При наблюдении интерференции от двух мнимых источников монохроматического света с длиной волны = 520 нм на экране длиной l = 8 см помещается N = 17 полос. Найдите расстояние d между источниками света, если от них до экрана L = 2,75 м.

5.7. Два когерентных источника света, расстояние между которыми d = 0,24 мм, находятся на расстоянии L = 2,5 м от экрана. Наблюдается интерференционная картина, причем на расстоянии l = 10 см помещается N = 21 полоса. Чему равна длина волны падающего на экран света?

5.8. На мыльную пленку падает под углом = 30о параллельный пучок белого света. При наблюдении в отраженном свете она представляется зеленой ( = 500 нм). Найдите минимальную толщину пленки d.

5.9. На мыльную пленку падает нормально пучок лучей белого света.

Какова минимальная толщина пленки d, если в отраженном свете она представляется красной. Длина волны = 700 нм.

5.10. Мыльная пленка, расположенная вертикально, образует клин.

Интерференция наблюдается в отраженном свете через красное стекло ( = 631 нм). Расстояние между соседними красными полосами при этом равно х1 = 3 мм. Затем эта же пленка наблюдается через синее стекло ( = 400 нм). Найдите расстояние х2 между соседними синими полосами.

Свет падает на пленку нормально.

5.11. Какую наименьшую толщину d должна иметь пластинка, сделанная из материала с показателем преломления n = 1,54, чтобы при освещении ее лучами с длиной волны = 750 нм, перпендикулярными к пластинке, она в отраженном свете казалась красной?

5.12. На мыльную пленку падает нормально пучок белого света. Какова наименьшая толщина пленки d, если в отраженном свете она кажется зеленой? Длина волны = 550 нм.

5.13. Какую наименьшую толщину d должна иметь пленка (n = 1,54), чтобы при освещении лучами с длиной волны = 750 нм, перпендикулярными к ее поверхности, она в отраженном свете казалась черной?

5.14. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками заключен очень тонкий воздушный клин. На пластинки падает нормально монохроматический свет с длиной волны = 500 нм. Найдите угол между пластинками, если в отраженном свете на l = 1 см помещается N = интерференционных полос.

5.15. В очень тонкой стеклянной клиновидной пластинке в отраженном свете при нормальном падении наблюдаются интерференционные полосы. Расстояние между соседними темными полосами x = 5 мм. Зная, что длина световой волны = 0,58 мкм. Найдите угол между гранями пластинки.

5.16. Между двумя плоскопараллельными пластинками лежит проволочка, от чего образовался воздушный клин. Пластинки освещаются светом с длиной волны = 500 нм. Угол падения лучей = 45о, длина пластинки l = 10 см. Расстояние между интерференционными полосами в отраженном свете x = 1,8 мм. Найдите диаметр проволочки d.

5.17. Поверхности стеклянного клина образуют между собой угол = 0,1. На клин падает нормально пучок монохроматических лучей с длиной волны = 500 нм. Найдите расстояние x между интерференционными полосами.

5.18. На стеклянный клин нормально к его грани падает монохроматический свет с длиной волны = 600 нм. Число интерференционных полос, приходящихся на l = 1 см, равно N = 10. Найдите преломляющий угол клина.

5.19. Монохроматический свет падает нормально на поверхность воздушного клина, причем расстояние между интерференционными полосами х1 = 0,4 мм. Определите расстояние х2 между интерференционными полосами, если пространство между пластинами, образующими клин, заполнить водой.

5.20. Диаметр d2 второго светлого кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете ( = 0,6 мкм) равен 1,2 мм. Определите оптическую силу Ф плосковыпуклой линзы, взятой для опыта.

5.21. Плосковыпуклая линза с оптической силой Ф = 0,5 дптр выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определите радиус пятого темного кольца Ньютона r5 в проходящем свете ( = 600 нм).

5.22. Определите толщину воздушной прослойки между линзой и стеклянной пластинкой там, где в отраженном свете ( = 600 нм) видно третье темное кольцо Ньютона.

5.23. Для наблюдения колец Ньютона взята плосковыпуклая линза с главным фокусным расстоянием f = 25 см. Освещение производится монохроматическим светом с длиной волны = 589 нм. Определите радиус третьего светлого кольца r3 в отраженном свете.

5.24. Определите радиус 4-го светлого кольца Ньютона (r4) в проходящем свете, если между линзой с радиусом кривизны R = 5 м и плоской поверхностью, к которой она прижата, находится вода. Длина волны света = 589 нм.

5.25. Радиус кривизны плосковыпуклой линзы R = 4 м. Чему равна длина волны падающего света, если радиус 5-го светлого кольца Ньютона в отраженном свете равен r5 = 3,6 мм.

5.26. Определите радиус кривизны R плосковыпуклой линзы, которая вместе с пластинкой позволяет наблюдать кольца Ньютона при освещении монохроматическим источником света с длиной волны = 589 нм, причем в отраженном свете расстояние между первым и вторым светлыми кольцами будет равно r12 = 0,5 мм.

5.27. Найдите фокусное расстояние f плосковыпуклой линзы, примененной для получения колец Ньютона, если радиус 3-го темного кольца в отраженном свете ( = 590 нм) равен r3 = 1,1 мм. Показатель преломления линзы n = 1,6.

5.28. Плосковыпуклая линза с оптической силой Ф = 2 дптр выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Радиус 4-го темного кольца Ньютона в отраженном свете равен r4 = 0,7 мм. Найдите длину световой волны.

5.29. Для опыта с кольцами Ньютона применена плосковыпуклая линза с показателем преломления n = 1,5. Радиус 2-го темного кольца Ньютона в проходящем свете r2 = 0,33 мм. Наблюдение ведется при освещении линзы светом с длиной волны = 589 нм. Найдите главное фокусное расстояние f линзы.

5.30. Каково расстояние между 10-м и 11-м темными кольцами Ньютона, если расстояние между 1-м и 2-м равно r12 = 0,5 мм. Наблюдение ведется в отраженном свете.

5.31. Точечный источник света ( = 0,5 мкм) расположен на расстоянии а = 1 м перед диафрагмой с круглым отверстием диаметра d = 2 мм.

Определите расстояние b от диафрагмы до точки наблюдения, если отверстие открывает три зоны Френеля.

5.32. Определить радиус третьей зоны Френеля (r3), если расстояния от точечного источника света ( = 0,6 мкм) до волновой поверхности и от волновой поверхности до точки наблюдения равны 1,5 м.

5.33. На диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 5 мм падает нормально параллельный пучок света с длиной волны = 0,6 мкм. Определите расстояние b от точки наблюдения до отверстия, если отверстие открывает: 1) две зоны Френеля; 2) три зоны Френеля.

5.34. Радиус четвертой зоны Френеля для плоского волнового фронта равен r1 = 3 мм. Определите радиус r2 шестой зоны Френеля.

5.35. На диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 4 мм падает нормально параллельный пучок лучей монохроматического света ( = 0,5 мкм). Точка наблюдения находится на оси отверстия на расстоянии b = 1 м от него. Сколько зон Френеля укладывается в отверстии? Темное или светлое пятно получится в центре дифракционной картины, если в месте наблюдения поместить экран?

5.36. На щель шириной а = 0,2 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны = 640 нм. Определите угол отклонения лучей, соответствующих первой светлой дифракционной полосе.

5.37. На пластинку со щелью шириной а = 0,1 мм, падает нормально монохроматический свет с длиной волны = 700 нм. Определите угол отклонения лучей, соответствующих первой светлой полосе.

5.38. На пластинку со щелью падает нормально монохроматический свет. Угол отклонения лучей, соответствующих второму дифракционному минимуму, = 1о. Сколько длин волн падающего света составляет ширина щели а?

5.39. На щель шириной а = 210-3 см падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны = 500 нм. Найдите ширину изображения щели х на экране, удаленной от щели на L = 1 м.

5.40. На щель падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны = 500 нм. Ширина щели равна а = 6. Под каким углом будет наблюдаться третий дифракционный минимум освещенности?

5.41. На пластинку со щелью, ширина а = 0,05 мм, падает нормально монохроматический свет с длиной волны = 700 нм. Определите угол отклонения лучей, соответствующих второй светлой полосе.

5.42. На непрозрачную пластинку с узкой щелью падает нормально плоская монохроматическая световая волна ( = 500 нм). Угол отклонения лучей, соответствующих первому дифракционному максимуму, = 30о.

Определите ширину щели а.

5.43. На щель шириной а = 0,1 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны = 0,5 мкм. Дифракционная картина наблюдается на экране, расположенном параллельно щели. Определите расстояние L от щели до экрана, если ширина центрального дифракционного максимума х = 1 см.

5.44. На щель шириной а = 0,05 мм падает нормально монохроматический свет ( = 0,6 мкм). Найдите угол между первоначальным направлением пучка света и направлением на четвертую темную дифракционную полосу.

5.45. На щель шириной а = 0,1 мм падает нормально пучок параллельных лучей белого света = (0,38 0,76) мкм. На экране, отстоящем от щели на расстоянии L = 1 м, наблюдается дифракционная картина. Найдите ширину дифракционного максимума х второго порядка.

5.46. На дифракционную решетку, содержащую N = 100 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол 20о. Найдите длину волны.

5.47. Дифракционная решетка содержит N = 200 штрихов на 1 мм. На решетку падает нормально свет с длиной волны = 600 нм. Максимум какого наибольшего порядка k дает решетка?

5.48. На дифракционную решетку нормально падает монохроматический свет с длиной волны = 0,5 мкм. На экран, находящийся от решетки на расстоянии L = 1 м, с помощью линзы, расположенной вблизи решетки, проецируется дифракционная картина, причем первый главный максимум наблюдается на расстоянии l = 15 см от центрального. Определите число штрихов на 1 см дифракционной решетки.

5.49. На дифракционную решетку, содержащую N = 500 штрихов на 1 мм, падает в направлении нормали к ее поверхности белый свет. Спектр проектируется на экран с помощью линзы, помещенной вблизи решетки.

Найдите длину спектра первого порядка на экране l, если расстояние от линзы до экрана L = 3 м. Границы видимого спектра ф = 400 нм и кр = 780 нм.



Pages:   || 2 |
 


Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского ПОТОКИ НА ПРЯМОЙ В ПРИЛОЖЕНИЯХ Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией механико-математического факультета для студентов ННГУ, обучающихся по направлению 010101 “Математика” Нижний Новгород 2013 УДК 517.9(07) ББК В161.6я7 П-65 Потоки на прямой в приложениях. Составители: Починка О.В., Романов А.А. Учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский...»

«Коллектив Авторов Сергей Юрьевич Наумов Система государственного управления Система государственного управления: Форум; Москва; 2008 ISBN ISBN 978-5-91134 Аннотация Предлагаемое учебное пособие дает всестороннее и комплексное освещение теории и организации государственного управления в Российской Федерации. Учебное пособие подготовлено с учетом новейшего законодательства и раскрывает правовые и организационные основы государственного управления. Содержит уникальные материалы, характеризующие...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет Авторы: Т.И. Когай, А.В. Голоунин, Л.В. Фоменко МЕХАНИЗМЫ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебное пособие по циклу семинарских занятий Красноярск 2008 МЕХАНИЗМЫ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ МЕХАНИЗМЫ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ЦИКЛУ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ по дисциплине: ОПД. Ф. 03 – органическая химия, по направлению...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Национальный исследовательский университет М.С. Тихов Т.С. Бородина Эконометрические модели с цензурированными данными Учебно-методическое пособие Нижний Новгород 2012 УДК 519.2 ББК В171(Я73-4) Т 46 Т 46 Тихов М.С., Бородина Т.С. ЭКОНОМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ С ЦЕНЗУРИРОВАННЫМИ ДАННЫМИ: Учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. – 50 с....»

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ Кафедра теоретической и прикладной механики НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Биолого-технологического института и факультета общественного питания Новосибирск 2010 Составитель: Т.В. Семенова Начертательная геометрия. Инженерная графика. Методические указания и контрольные задания: / Новосиб. гос. аграр. ун-т;...»

«Л.Н. Боброва СБОРНИК ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ Учебное пособие 7 класс Содержание Предисловие Введение 4 История олимпиад по физике. Рекомендации по решению олимпиадных физических задач Измерение физических величин Механическое движение Масса. Объем. Плотность Взаимодействие тел. Силы в природе Давление твердых тел, жидкостей и газов Работа. Мощность. Энергия Простые механизмы. КПД Ответы Литература Приложения. Таблицы физических величин ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие предназначено для...»

«Министерство образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу Охрана труда Министерство образования Российской Федерации Архангельский государственный технический университет БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу Охрана труда Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесохозяйственного...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Факультет дистанционных образовательных технологий Университетская физическая школа А.А. Чакак ФИЗИКА Выпуск 1 Кинематика механического движения Рекомендовано к изданию Ученым советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Семенов А. Д., Артамонов Д. В., Брюхачев А. В. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ (учебное пособие) 2003 УДК 621.391:519.21 В 58 Семенов А. Д., Артамонов Д. В., Брюхачев А. В. Идентификация объектов управления: Учебн. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003.с. : ил. 59, табл. -, библиогр. 141 назв. В учебном пособии рассматриваются модели детерминированных и стохастических...»

«Министерство образования Российской Федерации Иркутский государственный технический университет ФИЗИКА Учебное пособие для студентов заочной формы обучения технических вузов Издательство Иркутского государственного технического университета 2001 УДК 53 (075.8) Рецензенты: Кафедра теоретической физики, Иркутский государственный университет, зав. кафедрой, доктор физ.-мат. наук, профессор Валл А.Н., Иркутский институт инженеров транспорта, доктор физ.-мат. наук, профессор Саломатов В.Н. Ведущий...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Национальный исследовательский университет Фиалковская И.Д. Методики преподавания дисциплины Административное право Учебно-методическое пособие Н. Новгород 2012 Содержание Ведение 3 Тема 1. Предмет и система административного права 5 Практические задания по теме 1. 10 Тема 2....»

«Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики Бобцов А.А., Рукуйжа Е.В. Эффективная работа с пакетом программ Microsoft Office Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2008 УДК 681.3 Бобцов А.А., Рукуйжа Е.В. Эффективная работа с пакетом программ Microsoft Office. Учебно-методическое пособие. – СПбГУ ИТМО, 2008. – 129 с. Рецензенты: Л.С. Лисицына, к.т.н., доцент, зав. каф. КОТ СПбГУ ИТМО А.В. Белозубов, к.т.н., доцент каф. ПиКО СПбГУ ИТМО...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ Государственное научное учреждение ИНСТИТУТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРОСЛЫХ РАО КНИГА 1. СОВРЕМЕННЫЕ АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРОСЛЫХ ПОД РЕДАКЦИЕЙ В.И.ПОДОБЕДА, А.Е.МАРОНА С А Н К Т-ПЕ Т Е РБУРГ 2004 1 УДК 370.1 Печатается по решению Редакционно-издательского совета ГНУ ИОВ РАО Практическая андрагогика. Методическое пособие. Книга 1. Современные адаптивные системы и технологии образования взрослых / Под ред. д.п.н., проф. В.И.Подобеда, д.п.н., проф....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Риторика Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2014 Каменская Н.Е., Кузьмина О.В., Петрова Н.А., Солоусов А.С. Риторика: Учебно-методическое пособие. /Под общей ред. Кузьминой О.В. – СПб.: Редакционно-издательский отдел Санкт-Петербургского Национального исследовательского университета информационных технологий, механики и...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Алтайский государственный аграрный университет Институт техники и агроинженерных исследований Кафедра механики машин и сооружений В.Н.ЕКШИБАРОВ И.В.ЛЕВИЩЕВ КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Учебное пособие БАРНАУЛ - 2006 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Создание новых современных машин и грамотная их эксплуатация требуют применения соответствующих методов исследования и проектирования механизмов и подготовки инженерных кадров, владеющих этими...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М. Горького ИОНЦ Информационная безопасность математико-механический факультет кафедра алгебры и дискретной математики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Теоретические основы компьютерной безопасности Учебное пособие Автор: профессор кафедры алгебры и дискретной математики Н.А. Гайдамакин Екатеринбург 2008 Гайдамакин Н.А. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ...»

«Государственное казенное учреждение Московской области “Управление автомобильных дорог Московской области “Мосавтодор”“ УТВЕРЖДЕНЫ Начальником Управления “Мосавтодор” 12 ноября 2012 г. Вводятся в действие с 01 января 2013 г. ДНД МО-005/2013 Методические указания по расчету стоимости содержания автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения Московской области ГУП МО Лабораторно-исследовательский центр, 2012г. СОДЕРЖАНИЕ Общие положения.. 1 Расчет единичных расценок.. 2 Расчет...»

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ И.С. Загузов, К.А. Поляков МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В АЭРОГИДРОМЕХАНИКЕ Часть I Самара 2001 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра математического моделирования в механике И.С. Загузов, К.А. Поляков МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В АЭРОГИДРОМЕХАНИКЕ Часть I Учебное пособие Рекомендовано научно-методическим советом по прикладной математике УМО университетов в качестве учебного пособия Издательство Самарский...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ А.Н. Носков ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР ПАРОВОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2013 УДК 621.514 Носков А.Н. Винтовой компрессор паровой холодильной машины: Учеб.-метод. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. – 34 с. Приводятся рекомендации для теплового и конструктивного расчета...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ Р.А. Фёдорова УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2013 1 УДК 663.4 Фёдорова Р.А. Учебная практика. Правила оформления отчета: Учеб.-метод. пособие. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. 27 с. Данное пособие составлено на основании Государственного...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.