„Soluții de atelier sarcini fizice»

„Fizica cuantică”

Un bloc de sarcini pentru aplicarea ecuației Einstein pentru efectul fotoelectric

Sarcina numărul 1.

Ce frecvență de radiație ar trebui direcționată către suprafața de zinc, astfel încât viteza maximă a fotoelectronilor să fie egală 2000 km/s? Limita lungimii de undă a efectului fotoelectric pentru zinc este 0,35 µm.

Răspuns:

Sarcina numărul 2.

Care este viteza maximă pe care o pot obține electronii eliberați din potasiu atunci când este iradiat cu lumină violetă de o lungime de undă 0,42 µm? Funcția de lucru a electronilor din potasiu 2 eV.

Răspuns:

Sarcina numărul 3.

Când este iluminat cu lumină ultravioletă la o frecvență 1015 Hz conductor metalic cu functie de lucru 3,11 eV electronii sunt eliminați. Care este viteza maximă a fotoelectronilor?

Răspuns:

Sarcina numărul 4.

Când un metal este iradiat cu lumină cu o lungime de undă 245 nm se observă efect fotoelectric. Funcția de lucru a unui electron dintr-un metal este 2,4 eV. Calculați cantitatea de tensiune care trebuie aplicată metalului pentru a reduce viteza maximă a fotoelectronilor emiși în 2 ori.

Sarcina numărul 5.

În vid, există doi electrozi acoperiți cu calciu, la care este conectat un condensator cu o capacitate de C \u003d 8000 pF. Când catodul este iluminat mult timp cu lumină cu o frecvență n= 1015 Hz se opreşte fotocurentul apărut la început. Funcția de lucru a electronilor din calciu A = 4,42× 10–19 J. Ce sarcină q apare pe plăcile condensatorului?

Răspuns: http://pandia.ru/text/80/143/images/image006_41.gif" width="55" height="41 src=">..gif" width="48" height="47 src="> ori. Care este funcția de lucru a suprafeței metalice?

Sarcina numărul 7.

Care este viteza maximă a electronilor scoși dintr-o placă de metal de lumina cu o lungime de undă 0,3 µm dacă marginea roșie a efectului fotoelectric 540 nm?

Răspuns:

Sarcina numărul 8.

Un electrod plat din aluminiu este iluminat cu lumină ultravioletă cu o lungime de undă 83 nm. Care este distanța maximă de la suprafața electrodului pe care se poate deplasa un electron dacă este supus unui efect de frânare de către un câmp electric cu o putere de 7,5 V/cm? Marginea roșie a efectului fotoelectric pentru aluminiu corespunde lungimii de undă 450 nm.

Răspuns: http://pandia.ru/text/80/143/images/image015_19.gif" width="317" height="51 src=">

Sarcina numărul 10.

Foton, care corespunde unei unde luminoase cu o lungime de undă 320 nm, extrage un fotoelectron de pe suprafața litiului, al cărui impuls maxim 6,03∙10-25kg∙m/s. Determinați funcția de lucru a unui electron.

Sarcina numărul 11.

Fotocatod acoperit cu calciu (funcție de lucru 4,42∙10-19 J), iluminat de lumină cu o lungime de undă 300 nm. Electronii emiși de catod intră într-un câmp magnetic uniform cu inducție 0,83 mT perpendicular pe liniile de inducție magnetică ale acestui câmp. Care este raza maximă a cercului de-a lungul căruia se mișcă electronii?

Sarcina numărul 12.

Desenați un grafic al dependenței energiei cinetice maxime a electronilor emisi de suprafața fotocatodului de frecvența luminii incidente pe fotocatod. Din grafic, determinați marginea roșie a efectului fotoelectric, funcția de lucru și constanta lui Planck. Explicați soluția.

Sarcina numărul 13.

Fotoelectronii emisi de o placă de metal sunt decelerati câmp electric. Placa este iluminată de lumină a cărei energie fotonică este egală cu 3 eV. Figura prezintă un grafic al dependenței fotocurentului de tensiunea câmpului de întârziere. Determinați funcția de lucru a unui electron.

Răspuns: 2 eV

Sarcina numărul 14.

Fotocatodul este iluminat cu lumină de lungime de undă 300 nm. Electronii emiși intră într-un câmp magnetic uniform prin inducție 0,2 mT perpendicular pe liniile de inducție magnetică și se mișcă în cercuri, a căror rază maximă 2 cm. Care este funcția de lucru a unui electron?

Sarcina numărul 15.

La ce temperatură a gazului va fi energia medie a mișcării termice a atomilor unui gaz monoatomic egală cu energia electronilor scoși dintr-o placă de metal cu funcție de lucru 2 eV când este iradiat cu lumină monocromatică de lungime de undă 300 nm?

Sarcina numărul 16.

Folosind caracteristica curent-tensiune a unora fotocelula de vid, găsiți funcția de lucru a unui electron din catod. Catodul este iluminat cu lumină de lungime de undă 0,33 µm:

Sarcina numărul 17.

Raza bilei de tungsten 10 cm, situat în vid, este iradiat cu lumină cu o lungime de undă 200 nm. Determinați sarcina constantă a mingii dacă funcția de lucru pentru wolfram este 4,5 eV.

Sarcina numărul 18.

Un foton cu o lungime de undă corespunzătoare marginii roșii a efectului fotoelectric scoate un electron dintr-o placă metalică (catod) dintr-un vas din care este pompat aer. Un electron este accelerat de un câmp electric uniform cu putere 50 kV/m. Cu ce ​​viteză va accelera electronul în acest câmp, zburând pe cale 0,5 mm? Efectele relativiste sunt ignorate.

Răspuns: 3 mm/s

Sarcina numărul 19.

O picătură de apă 0,2 mlîncălzit de lumină cu o lungime de undă 0,75 µm, absorbind fiecare secundă 1010 fotonii. Determinați viteza de încălzire a apei.

Răspuns: Q=svmΔT – cantitatea de căldură primită de apă, W=NEΔt - cantitatea de energie emisă de lumină în timp Δt; W=Q – toată energia primită de picătură merge spre încălzirea acesteia. \u003d 3,15 10-9 K / s

Sarcina numărul 20.

Ce este egal cu impulsul transmis de un foton unei substanțe în timpul absorbției sale și în timpul reflexiei sale în timpul incidenței normale la suprafață?

Răspuns : În primul cazhttp://pandia.ru/text/80/143/images/image021_17.gif" width="13" height="33">. Defini λ2 dacă λ1=600 nm.

Răspuns: = 5,4 10-7 m

Sarcina numărul 22.

Determinați energia cinetică și viteza fotoelectronilor emiși de un catod format din oxid de bariu atunci când este iluminat cu lumină verde cu o lungime de undă 550 nm. Funcția de lucru a unui electron 1,2 eV.

Răspuns: Wk \u003d 1,68 10-19J, V=0,6 106 m/s

Sarcina numărul 23.

Un foton cu o lungime de undă corespunzătoare marginii roșii a efectului fotoelectric scoate un electron dintr-o placă metalică (catod) dintr-un vas din care este pompat aer. Un electron este accelerat de un câmp electric constant cu intensitate E=1,8 103 V/m. In cat timp t Poate un electron să fie accelerat într-un câmp electric la o viteză egală cu jumătate din viteza luminii? Efectul relativist este ignorat.

Răspuns: 0,5 µs

Sarcina numărul 24.

Marginea roșie a efectului fotoelectric pentru substanța fotocatodului corespunde frecvenței luminii υ0=6,6 1014 Hz. Când catodul este iradiat cu lumină cu o frecvență n fotocurent se oprește la tensiunea dintre anod și catod U=1,4 V. Determinați frecvența n.

Răspuns: 1015 Hz

Sarcina numărul 25.

Cu o creștere în 2 ori mai mare decât frecvența luminii incidente pe o suprafață metalică, tensiunea de întârziere pentru fotoelectroni a crescut cu 3 ori. Frecvența inițială a luminii incidente a fost egală cu lumina 0,75 1015 Hz. Care este lungimea de undă corespunzătoare „graniței roșii” a efectului fotoelectric pentru acest metal?

Răspuns: 800 nm

Bloc de sarcini pentru calcularea presiunii luminii

Sarcina numărul 1.

Pentru overclockare nava spatialași corectarea orbitelor lor, s-a propus să se utilizeze o velă solară - un ecran ușor de o suprafață mare fixat de aparat dintr-o peliculă subțire care oglindește lumina soarelui. Găsiți accelerația transmisă vehiculului de masă 500 kg(inclusiv masa pânzei) dacă pânza este pătrată 100*100 m. Putere W radiatia solara incidenta pe o suprafata cu o suprafata 1 m2, perpendicular pe lumina soarelui, este 1370 W/m2.

Răspuns: 1,8∙10-4 m/s2

Sarcina numărul 2.

Un fascicul monocromatic de raze paralele este creat de o sursă care, în timp Δ t= 8 10–4 s radiază N= 5 1014 fotonii. Fotonii cad de-a lungul normalului zonei S = 0,7 cm2și creează presiune P= 1,5 10–5 Pa. în care 40% fotonii sunt reflectați și 60% absorbit. Determinați lungimea de undă a radiației.

Răspuns: 0,55 µm

Test Nr. 4 „Cuante luminoase. Creare teoria cuantica". Opțiunea 1 parte - pagina numărul 3/3

PARTEA B

8. (2 puncte) Folosind starea problemei, potriviți valorile din coloana din stânga a tabelului cu modificările lor din dreapta

Veli rang o schimbare

A. intensitatea luminii incidente 1) nu s-a modificat

B. frecvenţa marginii roşii a efectului fotoelectric 2) a scăzut

B. viteza electronilor ejectaţi 3) a crescut

G. energie cuantică

9. (2 puncte) Va avea loc un efect fotoelectric în potasiu sub acțiunea radiațiilor cu lungimea de undă de 500 nm? De ce?

10.

PARTEA C

11. (3 puncte) Rezolva problema.

Opțiunea 27

PARTEA A Alegeți un răspuns corect.

1. Fotocelula este iluminată cu lumină cu o anumită frecvență și intensitate. Figura din dreapta arată un grafic al dependenței puterii fotocurentului din această fotocelulă de tensiunea aplicată acesteia.

Dacă intensitatea luminii incidente de aceeași frecvență crește, graficul se va modifica. Care dintre următoarele figuri arată corect modificarea graficului?

2. Funcția de lucru a electronilor dintr-un metal este de 4 eV. Care este energia maximă a fotoelectronilor atunci când un metal este iluminat cu lumină monocromatică, a cărei energie fotonică este de 3,5 eV?

1) 3,5 eV 3) 0,5 eV

2) efectul fotoelectric nu se va produce 4) - 0,5 eV

3. Pe Graficul arată dependența fotocurentului de tensiunea inversă aplicată atunci când o placă metalică (fotocatod) este iluminată cu radiație cu o energie de 8 eV. Care este funcția de lucru pentru acest metal?

1) 2 eV 2) 8 eV 3) 5,3 eV 4) 6 eV

4. Care afirmatii sunt corecte?

DAR. Fotonul există doar în mișcare.

B. Un foton este un cuantum al unui câmp electromagnetic.

LA. Viteza unui foton este întotdeauna zero.

1. 
   A, B și C 2) B și C 3) A și C 4) A și B

1) ultraviolete 3) infrarosu

2) vizibil 4) unde radio

6. Un electron și un proton se mișcă cu aceeași viteză. Care dintre aceste particule are cea mai mare lungime de undă de Broglie?

1) lungimile de undă ale acestor particule sunt aceleași 3) electronul are

2) particulele nu pot fi caracterizate prin lungimea de undă 4) pentru un proton

7. Cu efect fotoelectric energie kinetică electronii emiși este de 3 ori mai mare decât funcția de lucru. În acest caz, frecvența radiației incidente  este legată de frecvența limitei roșii  cr prin relația

1) cr 2) cr cr cr cr

PARTEA B

8. (2 puncte)

În experimentele privind efectul fotoelectric, lungimea de undă a luminii incidente a fost mărită. în care

Veli rang o schimbare

A. intensitatea luminii incidente 1) a scăzut

B. frecvenţa marginii roşii a efectului fotoelectric 2) a crescut

B. viteza electronilor ejectați 3) nu s-a modificat

G. energie cuantică

9. (2 puncte) Va exista un efect fotoelectric în cesiu sub acțiunea radiațiilor cu lungimea de undă de 760 nm? De ce?

10. (2 puncte) Care este impulsul și masa unui foton ultraviolet de 30 nm?

PARTEA C

11. (3 puncte) Rezolva problema.

Când o placă metalică este iluminată cu lumină monocromatică, tensiunea de blocare este de 3 V. Dacă frecvența luminii incidente este mărită cu un factor de 6, tensiunea de blocare devine 23 V. Determinați funcția de lucru a electronilor din acest metal.

Testul nr. 4 „Cuante luminoase. Crearea teoriei cuantice”.

Opțiunea 20

PARTEA A Alegeți un răspuns corect.

1.

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

2.

1) 0,5 eV 2) 1,5 eV 3) 2,5 eV 4) 1 eV

3.

1) 1 2) 2 3) 1/4 4) 1/2

4.

DAR. efect fotoelectric B. presiune ușoară

1) nici A, nici B 2) atât A cât și B 3) doar A 4) doar B

5 .

1) unde radio 3) infraroșu

2) vizibil 4) ultraviolet

6.

7.

1) 0,4 eV 2) 0,3 eV 3) 0,2 eV 4) 0,1 eV

PARTEA B

8. (2 puncte)

coloană. Scrieți răspunsul în tabel cu numerele selectate sub literele corespunzătoare.

în care

Veli rang o schimbare

B. funcţia de lucru a electronilor din metal 3) nu s-a schimbat

9. (2 puncte) Radiația cu trei frecvențe de intensitate diferită cade pe o placă metalică cu funcție de lucru A= 1,8 eV (vezi figura). Determinați energia cinetică minimă a fotoelectronilor.

1 0.

PARTEA C

11. (3 puncte) Rezolva problema.

Determinați tipul de raze.

Testul nr. 4 „Cuante luminoase. Crearea teoriei cuantice”.

Opțiunea 24

PARTEA A Alegeți un răspuns corect.

1. Care grafic corespunde dependenței energiei cinetice maxime a electronilor E, emisă de placă ca urmare a efectului fotoelectric, de frecvența fotonilor incidenti asupra substanței?

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

2. Funcția de lucru pentru materialul plăcii este de 1 eV. Placa este iluminată cu lumină monocromatică. Care este energia fotonică a luminii incidente dacă energia cinetică maximă a fotoelectronilor este de 1,5 eV?

1) 2,5 eV 2) 1,5 eV 3) 0,5 eV 4) 1 eV

3. Două surse de lumină emit unde ale căror lungimi de undă sunt λ 1 = 200 nm și λ 2 = 100 nm. Care este raportul dintre impulsul primului foton și impulsul celui de-al doilea foton?

1) 1 2) 1/2 3) 1/4 4) 2

4. Care dintre următoarele fenomene poate fi descris cantitativ folosind teoria fotonilor Sveta?

DAR. efect fotoelectric B. presiune ușoară

1) numai A 2) numai B 3) nici A, nici B 4) atât A cât și B

5 . Care dintre următoarele radiații are cea mai mică energie fotonică?

1) vizibil 3) infraroșu

2) unde radio 4) ultraviolete

6. De Broglie a înaintat ipoteza că particulele de materie (de exemplu, un electron) au proprietățile valurilor. Această ipoteză a fost ulterior

1) infirmată de raționamentul teoretic

2) confirmat în experimente privind eliminarea electronilor din metale sub iluminare

3) confirmat în experimentele de difracție a electronilor

4) infirmat experimental

7. Fotonii cu o energie de 2,1 eV provoacă un efect fotoelectric de la suprafața cesiului, pentru care funcția de lucru este de 1,8 eV. Pentru ca energia cinetică maximă a fotoelectronilor să crească de 2 ori, este necesar să se mărească energia fotonului cu

1) 0,3 eV 2) 0,4 eV 3) 0,2 eV 4) 0,1 eV

PARTEA B

8. (2 puncte) Folosind starea problemei, potriviți

valorile din coloana din stânga a tabelului cu modificările lor în dreapta

coloană. Scrieți răspunsul în tabel cu numerele selectate sub literele corespunzătoare.

În experimentele cu efectul fotoelectric, lungimea de undă a luminii incidente a fost redusă.

în care

Veli rang o schimbare

A. Constanta lui Planck 1) nu sa schimbat

B. viteza electronilor ejectaţi 2) a scăzut

B. funcţia de lucru a electronilor din metal 3) a crescut

D. numărul de electroni ejectați pe unitatea de timp

9.

1 0. (2 puncte) Momentul unui foton vizibil este de 8,72∙10 -28 kg∙m/s. Determinați lungimea de undă a radiației. Cărei părți din spectrul vizibil ar trebui să fie atribuită această radiație?

PARTEA C

11. (3 puncte) Rezolva problema.

Ce lungime de undă ar trebui direcționate razele către suprafața unui metal, astfel încât viteza maximă a fotoelectronilor să fie de 3000 km/s? Limita roșie a efectului fotoelectric pentru acest metal este de 0,35 µm.

Determinați tipul de raze.

Testul nr. 4 „Cuante luminoase. Crearea teoriei cuantice”.

Opțiunea 28

PARTEA A Alegeți un răspuns corect.

1. Care grafic corespunde dependenței energiei cinetice maxime a electronilor E, emisă de placă ca urmare a efectului fotoelectric, de frecvența fotonilor incidenti asupra substanței?

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

2. Funcția de lucru pentru materialul plăcii este de 1 eV. Placa este iluminată cu lumină monocromatică. Care este energia fotonică a luminii incidente dacă energia cinetică maximă a fotoelectronilor este de 1,5 eV?

1) 1,5 eV 2) 2,5 eV 3) 0,5 eV 4) 1 eV

3. Două surse de lumină emit unde ale căror lungimi de undă sunt λ 1 = 200 nm și λ 2 = 100 nm. Care este raportul dintre impulsul primului foton și impulsul celui de-al doilea foton?

1) 1 2) 1/4 3) 1/2 4) 2

4. Care dintre următoarele fenomene poate fi descris cantitativ folosind teoria fotonului luminii?

DAR. efect fotoelectric B. presiune ușoară

1) numai A 2) numai B 3) atât A cât și B 4) nici A, nici B

5 . Care dintre următoarele radiații are cea mai mică energie fotonică?

1) vizibil 3) infraroșu

2) ultraviolete 4) unde radio

6. De Broglie a înaintat ipoteza că particulele de materie (de exemplu, un electron) au proprietăți de undă. Această ipoteză a fost ulterior

1) confirmat în experimentele de difracție a electronilor

2) confirmat în experimente privind eliminarea electronilor din metale sub iluminare

3) infirmat prin raționament teoretic

4) infirmat experimental

7. Fotonii cu o energie de 2,1 eV provoacă un efect fotoelectric de la suprafața cesiului, pentru care funcția de lucru este de 1,8 eV. Pentru ca energia cinetică maximă a fotoelectronilor să crească de 2 ori, este necesar să se mărească energia fotonului cu

1) 0,4 eV 2) 0,1 eV 3) 0,2 eV 4) 0,3 eV

PARTEA B

8. (2 puncte) Folosind starea problemei, potriviți

valorile din coloana din stânga a tabelului cu modificările lor în dreapta

coloană. Scrieți răspunsul în tabel cu numerele selectate sub literele corespunzătoare.

În experimentele cu efectul fotoelectric, lungimea de undă a luminii incidente a fost redusă.

în care

Veli rang o schimbare

A. Constanta lui Planck 1) a crescut

B. viteza electronilor ejectați 2) nu s-a modificat

B. funcţia de lucru a electronilor din metal 3) a scăzut

D. numărul de electroni ejectați pe unitatea de timp

9. (2 puncte) Radiația cu trei frecvențe de intensități diferite cade pe o placă metalică cu funcție de lucru A = 2,4 eV (vezi figura). Determinați energia cinetică maximă a fotoelectronilor.

1 0. (2 puncte) Momentul unui foton vizibil este de 8,72∙10 -28 kg∙m/s. Determinați lungimea de undă a radiației. Cărei părți din spectrul vizibil ar trebui să fie atribuită această radiație?

PARTEA C

11. (3 puncte) Rezolva problema.

Ce lungime de undă ar trebui direcționate razele către suprafața unui metal, astfel încât viteza maximă a fotoelectronilor să fie de 3000 km/s? Limita roșie a efectului fotoelectric pentru acest metal este de 0,35 µm.

1. Se adaugă două unde luminoase, dirijate în mod egal și având aceleași perioade și amplitudini ( DAR 0) fluctuații. Determinați diferența de fază la care unda rezultată are aceeași amplitudine DAR 0 .

2. Găsiți toate lungimile de undă lumina vizibila(de la 0,76 la 0,38 µm), care va fi îmbunătățită maxim cu o diferență de cale optică a undelor interferente egală cu 1,8 µm.

3. Deduceți o formulă pentru coordonatele marginii de interferență corespunzătoare minimului din experimentul lui Young. Calculați distanța dintre a doua și prima bandă întunecată dacă distanța de la sursele coerente la ecran este de 1 m, distanța dintre surse este de 0,2 cm și λ = 500 nm.

4. Un fascicul de electroni paralel accelerat de o diferență de potențial de 50 V cade în mod normal pe două fante aflate la distanță de 10 µm. Determinați distanța dintre centrul și primul maxim al modelului de difracție pe un ecran situat la o distanță de 0,6 m de fantă.

5. În experimentul lui Young, o placă de grosime d 1 \u003d 0,11 cm, iar în calea celuilalt - o placă cu o grosime d 2 = 0,1 cm. Ambele plăci de sticlă ( n = 1,5). Cu câte franjuri se schimbă modelul de interferență? Lungime de unda 500 nm.

6. Două surse coerente sunt situate la o distanță de 2,5 mm una de cealaltă. Un sistem de franjuri de interferență este observat pe un ecran situat la o distanță de 1 m de sursă. Cât de departe se vor deplasa aceste benzi dacă una dintre surse este acoperită cu o placă de sticlă ( n= 1,5) 10 µm grosime.

7. Determinați grosimea unei plăci de sticlă plan-paralelă ( P= 1,55), la care în lumina reflectată maximul de ordinul doi pentru λ = 0,65 μm se observă la același unghi cu cel al unui rețele de difracție cu constantă. d = 1 µm.

8. Lumina monocromatică cu lungimea de undă λ este incidentă pe o pană de sticlă ( n= 1,5) cu unghiul α

-4 rad. În modelul de interferență observat, există 10 benzi de lumină pe 1 cm. Lungimea de undă a luminii este... nm.

9. Lumina monocromatică este incidentă în mod normal pe suprafața unei pane de aer, iar distanța dintre franjele de interferență Δ X 1 = 0,4 mm. Determinați distanța Δ X 2 între franjuri de interferență, dacă spațiul dintre plăcile care formează o pană este umplut cu un lichid transparent cu indice de refracție n = 1,33.

10. O pană de aer foarte subțire a fost închisă între două plăci de sticlă plan-paralele. Lumina cu o lungime de undă de 500 nm cade în mod normal pe plăci. Determinați unghiul panei dacă se observă 20 de franjuri luminoase de interferență în lumina reflectată peste 1 cm.

11. Pe o pană de sticlă ( n= 1,5) lumina cade normal. Determinați lungimea de undă a acesteia dacă unghiul panei iar distanța dintre maximele de interferență adiacente în lumina reflectată este de 0,2 mm.

12. Lumina monocromatică este incidentă în mod normal pe suprafața unei pane de aer, distanța dintre franjuri de interferență fiind de 0,4 mm. Determinați distanța dintre benzi dacă pana este umplută cu un lichid cu indice de refracție n = 1,33.

13. Lumina monocromatică este incidentă pe o placă de sticlă subțire, în mod normal pe suprafața acesteia ( = 600 nm). Determinați Unghiul

între suprafețele panei, dacă distanța bîntre maximele de interferență adiacente în lumina reflectată este de 4 mm.

16 =17=18 . O configurație pentru observarea inelelor lui Newton este iluminată de lumină monocromatică cu o lungime de undă = 0,6 µm, incident normal. Spațiul dintre lentilă și placa de sticlă este umplut cu lichid. Observarea se realizează în lumină transmisă. Raza de curbură a lentilei R = 4 m. Determinați indicele de refracție al lichidului dacă raza celui de-al doilea inel luminos r = 1,8 mm.

20. Configurația pentru observarea inelelor lui Newton este iluminată de lumină monocromatică incidentă în mod normal. Când spațiul dintre lentilă și placa de sticlă a fost umplut cu un lichid transparent, razele inelelor întunecate în lumina reflectată au scăzut cu un factor de 1,21. Determinați indicele de refracție al lichidului.

21. Un fascicul de lumină paralel cu o lungime de undă de 500 nm cade în mod normal pe o diafragmă cu o gaură rotundă cu o rază de 1,5 mm. În spatele diafragmei la o distanță de 1,5 m de aceasta se află un ecran. Determinați numărul de zone Fresnel de pe gaură. Ce va fi în centrul modelului de difracție de pe ecran?

22. Folosind un rețele de difracție cu o perioadă de 0,02 mm, prima imagine de difracție a fost obținută la o distanță de 3,6 cm de maximul central și la o distanță de 1,8 m de rețea. Găsiți lungimea de undă a luminii.

23. Maximul de ordinul al cincilea observat în lumină monocromatică cu = 0,5 µm corespunde unui unghi de difracție de 30º. Determinați numărul de linii pe care le conține rețeaua de difracție pentru fiecare milimetru din lungimea sa.

24. Lumina de la o lampă cu hidrogen incide pe un rețele de difracție cu o perioadă de 2,05 μm. La un unghi de 30º a fost înregistrată o linie de ordinul al zecelea. Determinați ce tranziție a electronului din atomul de hidrogen corespunde acestei linii. (

).

25. Rețeaua de difracție , având 500 de linii pe 1 mm, este iluminat de lumină albă incidentă în mod normal pe suprafața sa. La ce distanță de maximul central se află începutul și sfârșitul spectrului vizibil de ordinul I (λ f = 380 nm, λ cr = 780 nm)? Ecranul este situat la o distanta de 2 m de grila. (cm).

26. Pe un rețele de difracție cu o perioadă d, egală cu 0,01 mm, lumina cu o lungime de undă de 550 nm cade în mod normal. În spatele grilei se află o lentilă cu distanță focală F, egal cu 1 m. Determinați distanța dintre maximul de ordinul trei și maximul central.

27. Un fascicul de raze dintr-un tub cu descărcare umplut cu hidrogen atomic cade în mod normal pe o rețea de difracție cu o perioadă de 0,01 mm. Maximul de difracție de ordinul 3, observat la un unghi de 10º, corespunde uneia dintre liniile seriei Balmer. Determinați numărul cuantic n,

28. Comparați cea mai mare rezoluție pentru linia roșie de cadmiu ( = 644 nm) pentru două rețele de difracție de aceeași lungime ( = 5 mm), dar perioade diferite: d 1 = 4 µm, d 2 = 2 um.

29. Care este distanța focală F trebuie să aibă o lentilă care proiectează pe ecran spectrul obţinut cu un reţele de difracţie astfel încât distanţa dintre cele două linii de potasiu

nm și

nm în spectrul de ordinul întâi a fost egal cu

mm? Constantă de grătare

2 µm.

30. Un fascicul paralel de electroni monoenergetici este îndreptat în mod normal către o fante îngustă de lățime A= 1 µm. Determinați viteza acestor electroni, dacă sunt pe un ecran situat la distanță l= 20 cm de fantă, lățimea maximului central de difracție este Δ X= 48 µm

32. Pe un ecran cu o gaură rotundă cu o rază r= 1,2 mm, un fascicul paralel de lumină monocromatică cu o lungime de undă λ = 0,6 μm cade normal. Determinați distanța maximă de la gaura de pe axa ei, unde poate fi încă observată cea mai întunecată pată.

33. Reţeaua de difracţie are N= 1000 de curse și constantă d= 10 µm. Determinați: 1) dispersia unghiulară pentru unghiul de difracție φ = 30° în spectrul de ordinul trei; 2) rezoluția rețelei de difracție în spectrul de ordinul al cincilea.

34. Lumina cade în mod normal alternativ pe două plăci din aceeași substanță, având respectiv grosimi X 1 = 5 mm și X 2 = 10 mm. Determinați coeficientul de absorbție al acestei substanțe dacă intensitatea luminii transmise prin prima placă este de 82%, iar prin a doua - 67%.

35. Grosimea plăcii de cuarț d 1 = 2 mm, tăiat perpendicular pe axa optică a cristalului, rotește planul de polarizare a luminii monocromatice de o anumită lungime de undă cu un unghi φ 1 = 30°. Determinați grosimea d 2 plăci de cuarț plasate între nicoli paralele astfel încât această lumină monocromatică să fie complet stinsă.

36. Lumina monocromatică polarizată plană care trece printr-o polaroid se dovedește a fi complet stinsă. Dacă, în schimb, o placă de cuarț este plasată pe calea luminii, atunci intensitatea luminii transmise prin polaroid scade cu un factor de 3 (comparativ cu intensitatea luminii incidente pe polaroid). Presupunând rotația specifică în cuarț α = 0,52 rad/mm și neglijând pierderile de lumină, se determină grosimea minimă a unei plăci de cuarț.

37. Un analizor a fost plasat pe calea luminii parțial polarizate, al cărei grad de polarizare este de 0,6, astfel încât intensitatea luminii care trece prin aceasta a devenit maximă. De câte ori va scădea intensitatea luminii dacă planul de transmisie al analizorului este rotit printr-un unghi

.

38 =41=47 . Un curent electric la o tensiune de 2 V trece printr-o placă de 3 cm lungime și 1 cm lățime. După ce s-a stabilit echilibrul termic, temperatura plăcii a fost de 1050 K. Determinați puterea curentului dacă coeficientul de absorbție al plăcii. A = 0,8 (

).

39. O bilă de metal cu o rază de 1 cm și o capacitate termică de 14 J/K, încălzită la 1200 K, este plasată într-o cavitate cu o temperatură de 0 K. Aflați timpul necesar pentru ca mingea să se răcească la o temperatură. de 1000 K. Consideră mingea ca fiind un corp absolut negru.

40. Un corp absolut negru are o temperatură de 2900 K. Ca urmare a răcirii corpului, lungimea de undă, care reprezintă densitatea spectrală maximă a emisivității, s-a modificat cu 9 μm. De câte ori s-a schimbat luminozitatea energetică a corpului? Vinovatie constanta

.

42. Luând Soarele ca corp negru, și ținând cont că densitatea sa spectrală maximă a luminozității energetice corespunde unei lungimi de undă λ = 500 nm, determinați: 1) temperatura suprafeței Soarelui; 2) energia emisă de Soare sub formă de unde electromagnetice în 10 minute; 3) masa pierdută de Soare în acest timp din cauza radiațiilor. Raza Soarelui este de 6,95 10 7 m.

43. Presupunând că atmosfera absoarbe 10% din energia radiantă trimisă de Soare, găsiți puterea primită de la Soare de o bucată de pământ orizontală cu o suprafață de 0,5 ha. Înălțimea Soarelui deasupra orizontului este de 30º. Radiația Soarelui este considerată apropiată de radiația unui corp absolut negru cu T\u003d 6000 K. Raza Soarelui este de 6,95 10 7 m, distanța de la Pământ la Soare este de 1,5 10 11 m.

44. Temperatura suprafeței interioare a cuptorului cu mufă cu o gaură deschisă cu o suprafață de 30 cm 2 este de 1,3 kK. Presupunând că deschiderea cuptorului radiază ca un corp negru, determinați ce parte din putere este disipată de pereți dacă puterea consumată de cuptor este de 1,5 kW.

45. Într-o lampă electrică, un fir de tungsten cu un diametru de 0,05 mm strălucește atunci când lampa funcționează până la T 1 \u003d 2700 K. Cât timp după ce curentul este oprit va scădea temperatura la T 2 = 600 K? Considerați părul ca un corp gri cu un coeficient de absorbție de 0,3. Densitatea tungstenului este de 19300 kg / m 3, căldura specifică 130 J/kg K.

46. Câți fotoni cad într-un minut pe 1 cm2 de suprafață a Pământului perpendicular pe razele soarelui? Constanta solară w ≈ 1,4 10 3 , lungimea medie de undă a luminii solare este de 550 nm.

48. Diametrul filamentului de tungsten dintr-un bec d = 0,3 mm, lungime spirală = 5 cm.Când becul este conectat la o rețea cu o tensiune de 127 V, prin bec circulă un curent de 0,31 A. Aflați temperatura spiralei. Să presupunem că toată căldura eliberată în filament se pierde prin radiație. Coeficientul de absorbție al wolframului este de 0,31.

49. Diametrul filamentului de wolfram d 1 =0,1 mm, conectat în serie cu un alt filament de wolfram. Firele strălucesc în vid soc electric, iar primul fir are o temperatură T 1 = 2000 K, iar al doilea T 2 = 3000 K. Care este diametrul celui de-al doilea filet?

50. Funcția de lucru a electronilor din mercur este de 4,53 eV. Va exista un efect fotoelectric dacă suprafața mercurului este iluminată cu lumină cu o lungime de undă de 500 nm? Justificați răspunsul.

51. Pe o pană de sticlă ( n= 1,5), lumina monocromatică cade normal (λ = 698 nm). Determinați unghiul dintre suprafețele panei dacă distanța dintre două minime de interferență adiacente în lumina reflectată este de 2 mm.

52. Când o placă metalică este iluminată cu radiație cu o lungime de undă de 360 ​​nm, potențialul de întârziere este de 1,47 V. Determinați marginea roșie a efectului fotoelectric pentru acest metal.

53. Prin dublarea frecvenței luminii incidente pe metal, tensiunea de întârziere pentru fotoelectroni crește cu un factor de 5. Frecvența luminii incidente inițial

Hz. Determinați lungimea de undă a luminii corespunzătoare marginii roșii pentru acest metal.

54. Un foton cu o lungime de undă de 300 nm trage un electron de pe suprafața metalului, care descrie într-un câmp magnetic ( LA= 1 mT) cerc cu raza de 3 mm. Aflați funcția de lucru a unui electron.

55. Determinați constanta lui Planck dacă se știe că fotoelectronii ejectați de pe suprafața metalului de către lumină cu o frecvență de 2,8 10 15 Hz sunt întârziați de o tensiune de 5,7 V și ejectați de lumină cu o frecvență de 5,2 10 15 Hz - cu o tensiune de 15,64 V .

56. 2,8·10 17 cuante de radiație cu o lungime de undă de 400 nm cad pe 1 cm 2 din suprafața neagră pe unitatea de timp. Care este presiunea pe suprafață creată de această radiație? (µPa).

57. Lumina dintr-o sursă punctiformă cu o putere de 150 W cade în mod normal pe o zonă de oglindă pătrată cu latura de 10 cm, situată la o distanță de 2 m. Determinați forța presiunii luminii asupra zonei.

58. Un fascicul laser cu o putere de 600 W a lovit o bucată de folie perfect reflectorizantă situată perpendicular pe direcția fasciculului. În acest caz, o bucată de folie cântărind

kg a dobândit o viteză de 4 cm/s. Determinați durata pulsului (e) laserului.

59 =61 . Determinați presiunea luminii pe pereții unui bec electric de 150 de wați, presupunând că toată puterea consumată va merge la radiații, iar pereții becului reflectă 15% din lumina incidentă asupra lor. Considerați becul ca un vas sferic cu o rază de 5 cm.

60. Record de argint ( DAR vy = 4,7 eV) este iluminat de lumină cu o lungime de undă de 180 nm. Determinați impulsul maxim transferat pe suprafața plăcii în timpul plecării fiecărui electron.

62. Un foton cu energie ε = 0,25 MeV a fost împrăștiat de un electron liber inițial în repaus. Determinați energia cinetică a electronului de recul dacă lungimea de undă a fotonului împrăștiat s-a modificat cu 20%.

63. Un foton cu o energie de 0,3 MeV a fost împrăștiat la un unghi θ = 180° de către un electron liber. Determinați fracția de energie fotonică per foton împrăștiat. (Λ = 0,0243Ǻ).

64. Un foton cu energie ε = 0,25 MeV a fost împrăștiat la un unghi α = 120° de către un electron liber inițial în repaus. Determinați energia cinetică a electronului de recul. (Λ = 0,0243Ǻ).

65. Ce viteză dobândește un atom de hidrogen inițial în repaus la emisia unui foton corespunzător primei linii a seriei Balmer? (.

66. Determinați cât de mult s-au schimbat energiile cinetice și potențiale ale electronului din atomul de hidrogen atunci când atomul emite un foton cu lungimea de undă λ = 4,86 ​​10 -7 m.

67. Ce lungime de undă a luminii este necesară pentru a iradia hidrogen, astfel încât atunci când atomii de hidrogen sunt excitați de cuantele acestei lumini, să se observe trei linii spectrale în spectrul de emisie?

68. Pe baza faptului că primul potențial de excitație al atomului de hidrogen este φ 1 = 10,2 V, determinați (în eV) energia fotonului corespunzătoare celei de-a doua linii a seriei Balmer.

69. Un fascicul de raze dintr-un tub cu descărcare umplut cu hidrogen atomic cade în mod normal pe o rețea de difracție cu o perioadă de 0,01 mm. Maximul de difracție de ordinul 3, observat la un unghi de 10º, corespunde uneia dintre liniile seriei Lyman. Determinați numărul cuantic n, corespunzător nivelului energetic de la care se face tranziţia. R = 1,1 vector L- momentul unghiular al mișcării orbitale a unui electron dintr-un atom cu direcția câmpului magnetic extern. Un electron într-un atom este în d-stat.

70. Anticatodul tubului cu raze X este acoperit cu molibden (Z = 42). Determinați diferența minimă de potențial care trebuie aplicată tubului astfel încât liniile din seria K de molibden să apară în spectrul de raze X.

71. Într-un atom de wolfram, un electron s-a mutat din M- scoici pe L-coajă. Luând o constantă de ecranare b= 5,63, determinați energia fotonului emis.

72. Determinați lungimea de undă a limitei lungimii de undă scurtă a spectrului continuu de raze X, dacă, atunci când tensiunea de pe tubul de raze X este dublată, aceasta se modifică cu 50 pm.

73. Determinați cea mai scurtă lungime de undă a radiației de raze X dacă tubul de raze X este operat la tensiune U= 150 kV.

74. Folosind relația de incertitudine, estimați E min , care o particulă de masă m, situat într-un puț de potențial unidimensional infinit de adâncime de lățime A.

75. Lungime de undă din fotonul emis de atom este de 0,6 μm. Presupunând durata de viață a stării excitate t = 10 -8 s, determinați raportul de lățime naturală nivel de energie, la care atomul a fost excitat, la energia emisă de atom.

76 =77 . Folosind modelul vectorial al unui atom, determinați cel mai mic unghi

, care poate forma un vector L moment unghiular al mișcării orbitale a unui electron dintr-un atom cu direcția câmpului magnetic extern. Un electron într-un atom este în f-stat.

78. Folosind modelul vectorial al unui atom, determinați cel mai mic unghi pe care îl poate forma vectorul momentului unghiular orbital al unui electron dintr-un atom cu direcția câmpului magnetic. Electronii sunt în d-stat.

79. Electronul se află într-un potențial unidimensional infinit de adânc, cu lățime . Calculați probabilitatea ca un electron în stare excitată ( n= 4) se va găsi în sfertul extrem stâng al gropii.

80. Particulă încărcată accelerată de o diferență de potențial U = 200 V, are o lungime de undă de Broglie = 14.02. Aflați masa unei particule dacă sarcina ei este numerică egal cu taxa electron.

81. Lungimea de undă de Broglie a unui proton care zboară cu o energie de 2 MeV a crescut cu un factor de 2. Determinați câtă energie a pierdut protonul în acest caz.

82. Folosind teoria lui Bohr, obțineți o expresie pentru raza orbitei electronului. Calculați raza orbitei cea mai apropiată de nucleul electronilor din atomul de hidrogen.

83. Determinați lungimea de undă de Broglie a electronilor, la ciocnirea cu care a apărut o linie în seria vizibilă a atomului de hidrogen.

84. Determinați lungimea de undă de Broglie a electronilor, la ciocnirea cu care au apărut doar 3 linii în spectrul unui atom de hidrogen.

85. Care este lungimea de undă de Broglie a electronilor, la ciocnirea cu care trei linii spectrale din seria Balmer sunt observate în spectrul atomilor de hidrogen.

Repetarea materialului pe tema „Cuante de lumină”. Fișă pentru fiecare elev, unde este dată o sarcină individuală pentru fiecare dintre ei. Fiecare elev trebuie să rezolve problema și să prezinte soluția întregii clase. În timpul explicării soluției, toți elevii notează un rezumat al soluției problemelor, după ce au discutat anterior corectitudinea soluției.În timpul lecției, puteți analiza aproximativ treisprezece probleme de diferite niveluri de complexitate, ținând cont de cerințele a examenului.

Descarca:

Previzualizare:

Lecție publică

La subiectul „Rezolvarea problemelor pe tema „Cuante luminoase”

În clasa a XI-a.

Obiectivele lecției;

1. Educational:Dezvoltați capacitatea de a aplica cunoștințele pe această temă în diverse situații. Rezumați cunoștințele pe această temă, aduceți-le în sistem. Formulați principalele motive pentru activitățile lor.

2. Dezvoltare: Dezvoltați capacitatea de a aplica cunoștințele teoretice la rezolvarea problemelor diferite niveluri dificultăți. Selectați cele mai semnificative puncte ale soluțiilor prezentate, discutați și analizați modalitățile prezentate de rezolvare a problemelor.

3.Educativ: să lucreze la formarea cunoștințelor conștiente pentru a putea cu succes promovarea examenuluiîn fizică. Respectă opinia adversarilor, apără-ți părerea.

Echipament: proiector multimedia

Literatură : Manual de fizică clasa a XI-a, autori G.Ya.Myakişev, B.B. Buhovtsev.

O selecție de sarcini: Colecții de probleme din fizică. Autorii G. N. Stepanova, Rymkevich.

Materiale didactice pentru clasa a 11-a la fizică, autori A.E. Maron, E.A. Maron,

UTILIZAȚI materiale de diverși ani., Tabele de prefixe zecimale, Constante.

Pașii lecției:

1) organizatoric:

Salutare băieți și oaspeți ai lecției noastre. Astăzi trebuie să ne amintim ce știm despre „quanta luminii” și să învățăm cum să aplicăm cunoștințele pe care le-am dobândit în rezolvarea problemelor.

La examenul de fizică, profesorul scrie ecuația E = h ν și îl întreabă pe elev:

Ce este v?

Scânduri constante!

- Si H?

- Înălțimea acestei bare!

2) Verificarea temelor:

Acasă, trebuia să repeți subiectul „Cuante luminoase”.

Dacă cineva se îndoiește de cunoștințele sale, atunci în procesul acestei conversații

Puteți rezuma câteva dintre punctele de pe acest subiect.

Vă rog să răspundeți la următoarele întrebări:

(Însoțit de o prezentare de diapozitive pe această temă)

1) Ce știi despre structura luminii? Când arată lumina ce proprietăți?

2) Care este esența ipotezei lui Planck?

3) Care este efectul fotoelectric?

4) Esența legilor efectului fotoelectric.

5) Cum se poate estima valoarea energiei cinetice a electronilor?

6) Esența teoriei lui Einstein.

7) Cum arată ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric?

8) Ce se numește marginea „roșie” a efectului fotoelectric? Limita undelor lungi a efectului fotoelectric?

9) Ce este un foton?

10) Cum se determină energia unui foton?

11) Cum se determină impulsul unui foton?

12) Cum se determină masa unui foton?

13) Care este esența postulatelor lui Bohr?

3) Pregătirea elevilor pentru munca la etapa principală.

Acum să trecem la partea principală a lecției noastre: rezolvarea problemelor. Vom lucra în felul următor: fiecare dintre voi va primi conținutul tuturor sarcinilor, a căror soluție trebuie să o înțelegem astăzi. Fiecare dintre voi rezolvă una dintre probleme, pregătindu-vă să vă explice soluția, reproduce soluția pe tablă, o explică, iar restul băieților, după ce au ascultat explicația, își notează soluția lângă problemă. Să începem. Dacă apar întrebări în timpul deciziei locale, vei ridica mâna și vei cere îndrumare de la profesor.Profesorul este în această etapă - organizatorul, instructorul, asistentul, care conduce toate activitățile elevilor.

(Sarcinile sunt repartizate ținând cont de abilitățile elevilor, dar fiecare dintre ei își prezintă la tablă soluția, explicând principiul de abordare a rezolvării problemei sale).

Sarcini pentru elevi

4) Etapa de asimilare a noilor cunoștințe și metode de acțiune

Metoda folosită aici muncă independentă elevii în combinație cu o conversație cu profesorul despre corectitudinea sarcinilor. Un astfel de sistem de sarcini a fost utilizat, atunci când este prevăzută o creștere treptată a complexității sarcinilor în implementarea lor. Rezultatele activităților lor, băieții prezintă pe bază de simplu la complex.

5) Etapa de verificare primară a înțelegerii a ceea ce s-a învățat.

În timpul lecției, profesorul verifică și corectează acțiunile elevilor, identifică lacune în înțelegerea primară a materialului și elimină ambiguitățile în înțelegerea de către elevi a materialului studiat. Sunt create condiții pentru înțelegerea cunoștințelor sub formă de activitate. Lacunele în înțelegerea și aplicarea noului material sunt eliminate.

6) Etapa de consolidare a noilor cunoștințe și metode de acțiune:

Activitatea elevilor este organizată pentru dezvoltarea cunoştinţelor învăţate şi a metodelor de acţiune prin aplicarea acestora în situaţii conform modelului şi în situaţii modificate. Se elaborează algoritmul regulilor studiate. Elevii recunosc si reproduc obiectele cognitive studiate Folosesc intrebari care necesita activitate intelectuala, independentaactivitate mentala. În acest fel, ofer asistență contorizată studenților.

7) Etapa aplicării cunoştinţelor şi metodelor de acţiune.

Organizez activitățile elevilor pentru a aplica cunoștințele în situații schimbate, stimulez independența elevilor în îndeplinirea sarcinilor fără teama de a greși, obținerea unui răspuns greșit, Încurajez dorința elevului de a oferi propriul mod de rezolvare a problemei, întrucât sunt propuse sarcini deschise pentru muncă, contribui la aprofundarea cunoștințelor.

8) Stadiul generalizării și sistematizării cunoștințelor

Asigur formarea conceptelor generalizate în rândul școlarilor, organizez activitățile elevilor pentru a traduce cunoștințele individuale și metodele de acțiune în sisteme integrale de cunoștințe și abilități. Activitatea elevilor de a include partea în întreg este activă și productivă, ceea ce duce la sistematizarea cunoștințelor.

9) Stadiul controlului și autocontrolului cunoștințelor și metodelor de acțiune.

Profesorul identifică deficiențe în cunoștințe, verifică modul de gândire al elevilor, corectitudinea și profunzimea cunoștințelor, conștientizarea acestora. Această analiză se efectuează în momentul prezentării lucrărilor lor la întreaga clasă. Aici se observă activitatea activă a întregii clase în cursul testării abilităților educaționale formate generale. În această etapă, băieții își pun întrebări reciproc pentru a înțelege cunoștințele și abilitățile pe care le-au primit.

10) Etapa de corectare a cunoștințelor și metodelor de acțiune.

Organizez activitățile elevilor pentru a le corecta deficiențele identificate, organizând trecerea de la un inferior la unul superior nivel inalt asimilarea cunoștințelor, în fiecare etapă complicând sarcinile propuse și nivelul de rezolvare a acestora.

11) Etapa de informare a temelor.

Pregătiți-vă pentru execuție sarcina de testare pe tema „Cuante luminoase”. Sarcinile de testare vor corespunde sarcinilor oferite la examenul de stat unificat ca KIM.

12) Etapa de însumare a rezultatelor lecției.

Sunt multumit de munca clasei si a fiecarui elev in parte.Va multumesc pentru munca depusa. Sper că nu veți răspunde la întrebarea ce este „nud”: „constanta lui Planck”, dar ce este „ASH”, veți ști sigur că aceasta nu este înălțimea constantei lui Planck.

13) Stadiul reflecției.

Test de teorie a efectului fotoelectric pentru lecția următoare.