«Практикум решения физических задач»

«Квантовая физика»

Блок задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта

Задача №1.

Какой частоты излучение следует направить на поверхность цинка, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2000 км/с ? Длинноволновая граница фотоэффекта для цинка равна 0,35 мкм .

Ответ:

Задача №2.

Какую максимальную скорость могут получить вырванные из калия электроны при облучении его фиолетовым светом длиной волны 0,42 мкм ? Работа выхода электронов из калия 2 эВ .

Ответ:

Задача №3.

При освещении ультрафиолетовым светом с частотой 1015 Гц металлического проводника с работой выхода 3,11 эВ выбиваются электроны. Чему равна максимальная скорость фотоэлектронов?

Ответ:

Задача №4.

При облучении металла светом с длиной волны 245 нм наблюдается фотоэффект. Работа выхода электрона из металла равна 2,4 эВ . Рассчитайте величину напряжения, которое нужно приложить к металлу, чтобы уменьшить максимальную скорость вылетающих фотоэлектронов в 2 раза.

Задача №5.

В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ . При длительном освещении катода светом c частотой n = 1015 Гц фототок, возникший вначале, прекращается. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42 × 10–19 Дж . Какой заряд q при этом оказывается на обкладках конденсатора?

Ответ: http://pandia.ru/text/80/143/images/image006_41.gif" width="55" height="41 src=">..gif" width="48" height="47 src="> раза. Какова работа выхода с поверхности металла?

Задача №7.

Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из металлической пластины светом с длиной волны 0,3 мкм , если красная граница фотоэффекта 540 нм ?

Ответ:

Задача №8.

Плоский алюминиевый электрод освещается ультрафиолетовым светом с длиной волны 83 нм . На какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться электрон, если на него оказывает тормозящее воздействие электрическое поле напряжённостью 7,5 В/см ? Красная граница фотоэффекта для алюминия соответствует длине волны 450 нм .

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

Задача №10.

Фотон, которому соответствует световая волна с длиной волны 320 нм , вырывает с поверхности лития фотоэлектрон, максимальный импульс которого 6,03∙10-25кг∙м/с . Определите работу выхода электрона.

Задача №11.

Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода 4,42∙10-19 Дж ), освещается светом с длиной волны 300 нм . Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 0,83 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции этого поля. Каков максимальный радиус окружности, по которой движутся электроны?

Задача №12.

Нарисуйте график зависимости максимальной кинетической энергии вылетевших с поверхности фотокатода электронов от частоты падающего на фотокатод света. По графику определите красную границу фотоэффекта, работу выхода и постоянную Планка. Ход решения пояснить.

Задача №13.

Фотоэлектроны, вылетающие из металлической пластины, тормозятся электрическим полем. Пластина освещена светом, энергия фотонов которого равна 3 эВ . На рисунке приведен график зависимости фототока от напряжения тормозящего поля. Определить работу выхода электрона.

Ответ: 2 эВ

Задача №14.

Фотокатод освещается светом длиной волны 300 нм . Вылетевшие электроны попадают в однородное магнитное поле индукцией 0,2 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции и движутся по окружностям, максимальный радиус которых 2 см . Чему равна работа выхода электрона?

Задача №15.

При какой температуре газа средняя энергия теплового движения атомов одноатомного газа будет равна энергии электронов, выбиваемых из металлической пластинки с работой выхода 2 эВ при облучении монохроматическим светом длиной волны 300 нм ?

Задача №16.

Используя вольт-амперную характеристику некоторого вакуумного фотоэлемента, найти работу выхода электрона из катода. Катод освещают светом с длиной волны 0,33 мкм :

Задача №17.

Вольфрамовый шарик радиусом 10 см , находящийся в вакууме, облучается светом с длиной волны 200 нм . Определите установившийся заряд шарика, если работа выхода для вольфрама равна 4,5 эВ .

Задача №18.

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряжённостью 50 кВ/м . До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь 0,5 мм ? Релятивистские эффекты не учитывать.

Ответ: 3 Мм/с

Задача №19.

Капля воды объемом 0,2 мл нагревается светом с длиной волны 0,75 мкм , поглощая ежесекундно 1010 фотонов. Определить скорость нагревания воды.

Ответ: Q=св mΔT – кол-во теплоты, полученное водой, W= NEΔt – кол-во энергии, отданной светом за время Δt ; W= Q – вся энергия, полученная каплей, идет на ее нагревание. =3,15·10-9 К/с

Задача №20.

Чему равен импульс, переданный фотоном веществу при его поглощении и при его отражении при нормальном падении на поверхность?

Ответ : в первом случае http://pandia.ru/text/80/143/images/image021_17.gif" width="13" height="33">. Определить λ2, если λ1=600 нм .

Ответ: = 5,4·10-7 м

Задача №22.

Определите кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов, вылетающих из катода, изготовленного из оксида бария при его освещении зеленым светом с длиной волны 550 нм . Работа выхода электрона 1,2 эВ .

Ответ: Wк=1,68·10-19Дж, V=0,6·106 м/с

Задача №23.

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется постоянным электрическим полем с напряженностью Е=1,8·103 В/м . За какое время t электрон может разогнаться в электрическом поле до скорости, равной половине скорости света? Релятивистский эффект не учитывать.

Ответ: 0,5 мкс

Задача №24.

Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода соответствует частоте света υ0=6,6·1014 Гц . При облучении катода светом с частотой n фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U=1,4 В . Определите частоту n .

Ответ: 1015 Гц

Задача №25.

При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная частота падающего света была равна света 0,75·1015 Гц . Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла?

Ответ: 800 нм

Блок задач на расчёт давления света

Задача №1.

Для разгона космических аппаратов и коррекции их орбит предложено использовать солнечный парус – скреплённый с аппаратом лёгкий экран большой площади из тонкой плёнки, которая зеркально отражает солнечный свет. Найдите ускорение, сообщаемое аппарату массой 500 кг (включая массу паруса), если парус имеет форму квадрата размером 100*100 м . Мощность W солнечного излучения, падающего на поверхность площадью 1 м2 , перпендикулярно солнечному свету, составляет 1370 Вт/м2 .

Ответ: 1,8∙10-4 м/с2

Задача №2.

Монохроматический пучок параллельных лучей создается источником, который за время Δt = 8·10–4 с излучает N = 5·1014 фотонов. Фотоны падают по нормали на площадку S = 0,7 см2 и создают давление P = 1,5·10–5 Па . При этом 40% фотонов отражается, а 60% поглощается. Определите длину волны излучения.

Ответ: 0,55 мкм

Контрольная работа №4 «Световые кванты. Создание квантовой теории». Вариант 1 часть - страница №3/3

ЧАСТЬ В

8. (2 балла) Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом

Вели чина Изменение

А. интенсивность падающего света 1) не изменилась

Б. частота красной границы фотоэффекта 2) уменьшилась

В. скорость вырываемых электронов 3) увеличилась

Г. энергия кванта

9. (2 балла) Возникнет ли фотоэффект в калии под действием облучения, имеющего длину волны 500 нм? Почему?

10.

ЧАСТЬ С

11. (3 балла) Решите задачу.

Вариант 27

ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ.

1. Фотоэлемент освещают светом с определенными частотой и интенсивностью. На рисунке справа представлен график зависимости силы фототока в этом фотоэлементе от приложенного к нему напряжения.

В случае увеличения интенсивности падающего света той же частоты график изменится. На каком из приведенных рисунков правильно показано изменение графика?

2. Работа выхода электронов из некоторого металла составляет 4 эВ. Чему равна максимальная энергия фотоэлектронов при освещении металла монохроматическим светом, энергия фотонов которого равна 3,5 эВ?

1) 3,5 эВ 3) 0,5 эВ

2) фотоэффект происходить не будет 4) - 0,5 эВ

3. На графике приведена зависимость фототока от приложенного обратного напряжения при освещении металлической пластины (фотокатода) излучением с энергией 8 эВ. Чему равна работа выхода для этого металла?

1) 2 эВ 2) 8 эВ 3) 5,3 эВ 4) 6 эВ

4. Какие утверждения правильные?

А. Фотон существует только в движении.

Б. Фотон является квантом электромагнитного поля.

В. Скорость фотона всегда равна нулю.

1. 
   А, Б и В 2) Б и В 3) А и В 4) А и Б

1) ультрафиолетовое 3) инфракрасное

2) видимое 4) радиоволны

6. Электрон и протон движутся с одинаковыми скоростями. У какой из этих частиц большая длина волны де Бройля?

1) длины волн этих частиц одинаковы 3) у электрона

2) частицы нельзя характеризовать длиной волны 4) у протона

7. При фотоэффекте кинетическая энергия вылетающих электронов в 3 раза больше работы выхода. При этом частота падающего излучения  связана с частотой красной границы  кр соотношением

1)  кр 2)  кр  3)  кр 4)  кр

ЧАСТЬ В

8. (2 балла)

В опытах по фотоэффекту увеличили длину волны падающего света. При этом

Вели чина Изменение

А. интенсивность падающего света 1) уменьшилась

Б. частота красной границы фотоэффекта 2) увеличилась

В. скорость вырываемых электронов 3) не изменилась

Г. энергия кванта

9. (2 балла) Возникнет ли фотоэффект в цезии под действием облучения, имеющего длину волны 760 нм? Почему?

10. (2 балла) Каковы импульс и масса фотона ультрафиолетового излучения с длиной волны 30 нм?

ЧАСТЬ С

11. (3 балла) Решите задачу.

При освещении металлической пластины монохроматическим светом запирающее напряжение равно 3 В. Если увеличить частоту падающего света в 6 раз, запирающее напряжение станет равным 23 В. Определите работу выхода электронов из этого металла.

Контрольная работа № 4 «Световые кванты. Создание квантовой теории».

Вариант 20

ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ.

1.

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

2.

1) 0,5 эВ 2) 1,5 эВ 3) 2,5 эВ 4) 1 эВ

3.

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

4.

А. Фотоэффект Б. Световое давление

1) ни А, ни Б 2) и А, и Б 3) только А 4) только Б

5 .

1) радиоволны 3) инфракрасное

2) видимое 4) ультрафиолетовое

6.

7.

1) 0,4 эВ 2) 0,3 эВ 3) 0,2 эВ 4) 0,1 эВ

ЧАСТЬ В

8. (2 балла)

столбце. Запишите ответ в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

При этом

Вели чина Изменение

В. работа выхода электронов из металла 3) не изменилась

9. (2 балла) На металлическую пластинку с работой выхода А= 1,8 эВ падает излучение, имеющее три частоты различной интенсивности (см. рисунок). Определите минимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

1 0.

ЧАСТЬ С

11. (3 балла) Решите задачу.

Определите вид лучей.

Контрольная работа № 4 «Световые кванты. Создание квантовой теории».

Вариант 24

ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ.

1. Какой график соответствует зависимости максимальной кинетической энергии электронов Е, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от частоты падающих на вещество фотонов?

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

2. Работа выхода для материала пластины равна 1 эВ. Пластина освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная, кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?

1) 2,5 эВ 2) 1,5 эВ 3) 0,5 эВ 4) 1 эВ

3. Два источника света излучают волны, длины которых λ 1 = 200 нм и λ 2 = 100 нм. Чему равно отношение импульса первого фотона к импульсу второго фотона?

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

4. Какое(-ие) из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью фотонной теории света?

А. Фотоэффект Б. Световое давление

1) только А 2) только Б 3) ни А, ни Б 4) и А, и Б

5 . В каком из перечисленных ниже излучений энергия фотонов имеет наименьшее значение?

1) видимое 3) инфракрасное

2) радиоволны 4) ультрафиолетовое

6. Де Бройль выдвинул гипотезу, что частицы вещества (например, электрон) обладают волновыми свойствами. Эта гипотеза впоследствии была

1) опровергнута путем теоретических рассуждений

2) подтверждена в экспериментах по выбиванию электронов из металлов при освещений

3) подтверждена в экспериментах по дифракции электронов

4) опровергнута экспериментально

7. Фотоны с энергией 2,1 эВ вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1,8 эВ. Чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в 2 раза, нужно увеличить энергию фотонов на

1) 0,3 эВ 2) 0,4 эВ 3) 0,2 эВ 4) 0,1 эВ

ЧАСТЬ В

8. (2 балла) Используя условие задачи, установите соответствия

величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом

столбце. Запишите ответ в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

В опытах по фотоэффекту уменьшили длину волны падающего света.

При этом

Вели чина Изменение

А.постоянная Планка 1) не изменилась

Б. скорость вырываемых электронов 2) уменьшилась

В. работа выхода электронов из металла 3) увеличилась

Г. число вырываемых электронов в единицу времени

9.

1 0. (2 балла) Импульс фотона видимого излучения равен 8,72∙10 -28 кг∙м/с. Определите длину волны излучения. К какой части видимого спектра следует отнести это излучение?

ЧАСТЬ С

11. (3 балла) Решите задачу.

Какой длины волны следует направить лучи на поверхность некоторого металла, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 3000 км/с? Красная граница фотоэффекта для этого металла равна 0,35 мкм.

Определите вид лучей.

Контрольная работа № 4 «Световые кванты. Создание квантовой теории».

Вариант 28

ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ.

1. Какой график соответствует зависимости максимальной кинетической энергии электронов Е, вылетевших из пластины в результате фотоэффекта, от частоты падающих на вещество фотонов?

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

2. Работа выхода для материала пластины равна 1 эВ. Пластина освещается монохроматическим светом. Какова энергия фотонов падающего света, если максимальная, кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1,5 эВ?

1) 1,5 эВ 2) 2,5 эВ 3) 0,5 эВ 4) 1 эВ

3. Два источника света излучают волны, длины которых λ 1 = 200 нм и λ 2 = 100 нм. Чему равно отношение импульса первого фотона к импульсу второго фотона?

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

4. Какое(-ие) из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью фотонной теории света?

А. Фотоэффект Б. Световое давление

1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б

5 . В каком из перечисленных ниже излучений энергия фотонов имеет наименьшее значение?

1) видимое 3) инфракрасное

2) ультрафиолетовое 4) радиоволны

6. Де Бройль выдвинул гипотезу, что частицы вещества (например, электрон) обладают волновыми свойствами. Эта гипотеза впоследствии была

1) подтверждена в экспериментах по дифракции электронов

2) подтверждена в экспериментах по выбиванию электронов из металлов при освещений

3) опровергнута путем теоретических рассуждений

4) опровергнута экспериментально

7. Фотоны с энергией 2,1 эВ вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1,8 эВ. Чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в 2 раза, нужно увеличить энергию фотонов на

1) 0,4 эВ 2) 0,1 эВ 3) 0,2 эВ 4) 0,3 эВ

ЧАСТЬ В

8. (2 балла) Используя условие задачи, установите соответствия

величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом

столбце. Запишите ответ в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

В опытах по фотоэффекту уменьшили длину волны падающего света.

При этом

Вели чина Изменение

А.постоянная Планка 1) увеличилась

Б. скорость вырываемых электронов 2) не изменилась

В. работа выхода электронов из металла 3) уменьшилась

Г. число вырываемых электронов в единицу времени

9. (2 балла) На металлическую пластинку с работой выхода А= 2,4 эВ падает излучение, имеющее три частоты различной интенсивности (см. рисунок). Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

1 0. (2 балла) Импульс фотона видимого излучения равен 8,72∙10 -28 кг∙м/с. Определите длину волны излучения. К какой части видимого спектра следует отнести это излучение?

ЧАСТЬ С

11. (3 балла) Решите задачу.

Какой длины волны следует направить лучи на поверхность некоторого металла, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 3000 км/с? Красная граница фотоэффекта для этого металла равна 0,35 мкм.

1. Складываются две световые волны, одинаково направленные и имеющие одинаковые периоды и амплитуды (А 0) колебаний. Определить разность фаз, при которой результирующая волна имеет ту же амплитуду А 0 .

2. Найти все длины волн видимого света (от 0,76 до 0,38 мкм), которые будут максимально усилены при оптической разности хода интерферирующих волн, равной 1,8 мкм.

3. Вывести формулу для координаты интерференционной полосы, соответствующей минимуму, в опыте Юнга. Рассчитать расстояние между второй и первой темной полосой, если расстояние от когерентных источников до экрана 1 м, расстояние между источниками 0,2 см, а λ = 500 нм.

4. Параллельный пучок электронов, ускоренный разностью потенциалов 50 В, падает нормально на две щели, расстояние между которыми 10 мкм. Определить расстояние между центральным и первым максимумом дифракционной картины на экране, расположенном на расстоянии 0,6 м от щели.

5. В опыте Юнга на пути одного луча помещалась пластинка толщиной d 1 = 0,11 см, а на пути другого – пластинка толщиной d 2 = 0,1 см. Обе пластинки из стекла (n = 1,5). На сколько полос смещается интерференционная картина? Длина волны 500 нм.

6. Два когерентных источника расположены на расстоянии 2,5 мм друг от друга. На экране, расположенном на расстоянии 1 м от источника наблюдается система интерференционных полос. На какое расстояние сместятся эти полосы, если один из источников перекрыть стеклянной пластинкой (n = 1,5) толщиной 10 мкм.

7. Определить толщину плоскопараллельной стеклянной пластинки (п = 1,55), при которой в отраженном свете максимум второго порядка для λ = 0,65 мкм наблюдается под тем же углом, что и у дифракционной решетки с постоянной d = 1 мкм.

8. Монохроматический свет длины волны λ падает на стеклянный клин (n = 1,5) с углом α

-4 рад. В наблюдаемой интерференционной картине на 1 см приходится 10 световых полос. Длина волны света равна …. нм.

9. Монохроматический свет падает нормально на поверхность воздушного клина, причем расстояние между интерференционными полосами Δx 1 = 0,4 мм. Определить расстояние Δx 2 между интерференционными полосами, если пространство между пластинками, образующими клин, заполнить прозрачной жидкостью с показателем преломления n = 1,33.

10. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинами заключили очень тонкий воздушный клин. На пластинки нормально падает свет с длиной волны 500 нм. Определить угол клина, если в отраженном свете на протяжении 1 см наблюдается 20 светлых интерференционных полос.

11. На стеклянный клин (n = 1,5) падает нормально свет. Определить его длину волны, если угол клина и расстояние между соседними интерференционными максимумами в отраженном свете 0,2 мм.

12. Монохроматический свет падает нормально на поверхность воздушного клина, причем расстояние между интерференционными полосами 0,4 мм. Определить расстояние между полосами, если клин заполнить жидкостью с показателем преломления n = 1,33.

13. На тонкий стеклянный клиннормально к его поверхности падает монохроматический свет (= 600 нм). Определить угол

между поверхностями клина, если расстояниеb между соседними интерференционными максимумами в отраженном свете равно 4 мм.

16 =17=18 . Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны = 0,6 мкм, падающим нормально. Пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнено жидкостью. Наблюдение ведется в проходящем свете. Радиус кривизны линзыR = 4 м. Определить показатель преломления жидкости, если радиус второго светлого кольца r = 1,8 мм.

20. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим нормально. При заполнении пространства между линзой и стеклянной пластинкой прозрачной жидкостью радиусы темных колец в отраженном свете уменьшились в 1,21 раза. Определить показатель преломления жидкости.

21. На диафрагму с круглым отверстием радиусом 1,5 мм нормально падает параллельный пучок света с длиной волны 500 нм. За диафрагмой на расстоянии 1,5 м от нее находится экран. Определить число зон Френеля на отверстии. Что будет в центре дифракционной картины на экране?

22. При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии 3,6 см от центрального максимума и на расстоянии 1,8 м от решетки. Найти длину волны света.

23. Максимуму пятого порядка при наблюдении в монохроматическом свете с = 0,5 мкм соответствует угол дифракции 30º. Определить число штрихов, которое содержит дифракционная решетка на каждый миллиметр своей длины.

24. Свет от водородной лампы падает на дифракционную решетку с периодом 2,05 мкм. Под углом 30º зарегистрирована некоторая линия десятого порядка. Определить, какому переходу электрона в атоме водорода соответствует эта линия. (

).

25. Дифракционная решетка, имеющая 500 штрихов на 1 мм, освещается белым светом, падающим нормально к ее поверхности. На каком расстоянии от центрального максимума находится начало и конец видимого спектра 1-го порядка (λ Ф = 380 нм, λ кр = 780 нм)? Экран расположен на расстоянии 2 м от решетки. (см).

26. На дифракционную решетку с периодом d , равным 0,01 мм, нормально падает свет с длиной волны 550 нм. За решеткой расположена линза с фокусным расстоянием F , равным 1 м. Определить расстояние между максимумом третьего порядка и центральным максимумом.

27. На дифракционную решетку с периодом 0,01 мм нормально падает пучок лучей от разрядной трубки, наполненной атомарным водородом. Дифракционный максимум 3-го порядка, наблюдаемый под углом 10º, соответствует одной из линий серии Бальмера. Определить квантовое число n,

28. Сравнить наибольшую разрешающую способность для красной линии кадмия (= 644 нм) для двух дифракционных решеток одинаковой длины (= 5 мм), но разныхпериодов: d 1 = 4 мкм, d 2 = 2 мкм.

29. Какое фокусное расстояние F должна иметь линза, проектирующая на экран спектр, полученный при помощи дифракционной решетки, чтобы расстояние между двумя линиями калия

нм и

нм в спектре первого порядка было равным

мм? Постоянная дифракционной решетки

2 мкм.

30. Параллельный пучок моноэнергетических электронов направлен нормально на узкую щель шириной а = 1 мкм. Определить скорость этих электронов, если на экране, отстоящем на расстоянии l = 20 см от щели, ширина центрального дифракционного максимума составляет Δx = 48 мкм

32. На экран с круглым отверстием радиусом r = 1,2 мм нормально падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны λ = 0,6 мкм. Определить максимальное расстояние от отверстия на его оси, где еще можно наблюдать наиболее темное пятно.

33. Дифракционная решетка имеет N = 1000 штрихов и постоянную d = 10 мкм. Определить: 1) угловую дисперсию для угла дифракции φ = 30° в спектре третьего порядка; 2) разрешающую способность дифракционной решетки в спектре пятого порядка.

34. Свет падает нормально поочередно на две пластинки, изготовленные из одного и того же вещества, имеющие соответственно толщины х 1 = 5 мм и х 2 = 10 мм. Определить коэффициент по­глощения этого вещества, если интенсивность прошедшего света через первую пластинку составляет 82%, а через вторую – 67%.

35. Пластинка кварца толщиной d 1 = 2 мм, вырезанная перпендикулярно оптической оси кристалла, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света определенной длины волны на угол φ 1 = 30°. Определить толщину d 2 кварцевой пластинки, помещенной между параллельными николями, чтобы данный монохроматический свет гасился полностью.

36. Плоскополяризованный монохроматический свет, прошедший через поляроид, оказывается полностью погашенным. Если же на пути света поместить кварцевую пластинку, то интенсивность прошедшего через поляроид света уменьшается в 3 раза (по сравнению с интенсивностью света, падающего на поляроид). Принимая удельное вращение в кварце α = 0,52 рад/мм и пренебрегая потерями света, определить минимальную толщину кварцевой пластинки.

37. На пути частично поляризованного света, степень поляризации которого 0,6, поставили анализатор так, что интенсивность света, прошедшего через него, стала максимальной. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, если плоскость пропускания анализатора повернуть на угол

.

38 =41=47 . По пластинке длиной 3 см и шириной 1 см проходит электрический ток при напряжении 2 В. После установления теплового равновесия температура пластинки составила 1050 К. Определить силу тока, если коэффициент поглощения пластинки. а = 0,8 (

).

39. Металлический шар радиусом 1 см с теплоемкостью 14 Дж/К, нагретый до 1200 К, помещен в полость с температурой 0 К. Найти время остывания шара до температуры 1000 К. Шар считать абсолютно черным телом.

40. Абсолютно черное тело имеет температуру 2900 K. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности излучательной способности, изменилась на 9 мкм. В сколько раз изменилась энергетическая светимость тела? Постоянная Вина

.

42. Принимая Солнце за черное тело, и учитывая, что его максимальной спектральной плотности энергетической светимости соответствует длина волны λ = 500 нм, определить: 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. Радиус Солнца 6,95·10 7 м.

43. Считая, что атмосфера поглощает 10% лучистой энергии, посылаемой Солнцем, найти мощность, получаемую от Солнца горизонтальным участком земли площадью 0,5 га. Высота Солнца над горизонтом равна 30º. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела с Т = 6000 К. Радиус Солнца 6,95·10 7 м, расстояние от Земли до Солнца 1,5·10 11 м.

44. Температура внутренней поверхности муфельной печи при открытом отверстии площадью 30 см 2 равна 1,3 кК. Принимая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть мощности рассеивается стенками, если потребляемая печью мощность составляет 1,5 кВт.

45. В электрической лампе вольфрамовый волосок диаметром 0,05 мм накаливается при работе лампы до Т 1 = 2700 К. Через сколько времени после выключения тока температура упадет до Т 2 = 600 К? Считать волосок серым телом с коэффициентом поглощения 0,3. Плотность вольфрама 19300 кг / м 3 , удельная теплоемкость 130 Дж / кг·К.

46. Сколько фотонов падает за 1 мин на 1 см 2 поверхности Земли, перпендикулярной солнечным лучам? Солнечная постоянная w ≈ 1,4·10 3 , средняя длина волны солнечного света 550 нм.

48. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d = 0,3 мм, длина спирали = 5 см. При включении лампочки в сеть напряжением 127 В через лампочку течет ток 0,31 А. Найти температуру спирали. Считать, что все выделяющееся в нити тепло теряется на излучение. Коэффициент поглощения вольфрама 0,31.

49. Вольфрамовая нить диаметром d 1 =0,1 мм, соединена последовательно с другой вольфрамовой нитью. Нити накаливаются в вакууме электрическим током, причем первая нить имеет температуру Т 1 = 2000 К, а вторая Т 2 = 3000 К. Каков диаметр второй нити?

50. Работа выхода электронов из ртути 4,53 эВ. Возникнет ли фотоэффект, если поверхность ртути осветить светом с длиной волны 500 нм? Ответ обосновать.

51. На стеклянный клин (n = 1,5) нормально падает монохроматический свет (λ = 698 нм). Определить угол между поверхностями клина, если расстояние между двумя соседними интерференционными минимумами в отраженном свете равно 2 мм.

52. При освещении металлической пластинки излучением с длиной волны 360 нм задерживающий потенциал равен 1,47 В. Определить красную границу фотоэффекта для этого металла.

53. При удвоении частоты падающего на металл света задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличивается в 5 раз. Частота первоначально падающего света

Гц. Определите длину волны света, соответствующую красной границе для этого металла.

54. Фотон с длиной волны 300 нм вырывает с поверхности металла электрон, который описывает в магнитном поле (В = 1 мТл) окружность радиусом 3 мм. Найти работу выхода электрона.

55. Определить постоянную Планка, если известно, что фотоэлектроны, вырываемые с поверхности металла светом с частотой 2,8·10 15 Гц, задерживаются напряжением 5,7 В, а вырываемые светом с частотой 5,2·10 15 Гц – напряжением 15,64 В.

56. На 1 см 2 черной поверхности в единицу времени падает 2,8·10 17 квантов излучения с длиной волны 400 нм. Какое давление на поверхность создает это излучение? (мкПа).

57. Свет от точечного источника, мощность которого 150 Вт, падает нормально на квадратную зеркальную площадку со стороной 10 см, расположенную на расстоянии 2 м. Определить силу давления света на площадку.

58. Лазерный пучокмощностью 600 Вт попал в кусочек идеально отражающей фольги, расположенный перпендикулярно направлению пучка. При этом кусочек фольги массой

кг приобрел скорость 4 см/с. Определить продолжительность лазерного импульса (с).

59 =61 . Определить давление света на стенки электрической 150-ватной лампочки, принимая, что вся потребляемая мощность пойдет на излучение, и стенки лампочки отражают 15% падающего на них света. Считать лампочку сферическим сосудом радиусом 5 см.

60. Серебряная пластинка (А вых = 4,7 эВ) освещается светом с длиной волны 180 нм. Определить максимальный импульс, передаваемый поверхности пластины при вылете каждого электрона.

62. Фотон с энергией ε = 0,25 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить кинетическую энергию электрона отдачи, если длина волны рассеянного фотона изменилась на 20%.

63. Фотон с энергией 0,3 МэВ рассеялся под углом θ = 180° на свободном электроне. Определить долю энергии фотона, приходящуюся на рассеянный фотон. (Λ = 0,0243Ǻ).

64. Фотон с энергией ε = 0,25 МэВ рассеялся под углом α = 120° на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить кинетическую энергию электрона отдачи. (Λ = 0,0243Ǻ).

65. Какую скорость приобретет первоначально покоившийся атом водорода при испускании фотона, соответствующего первой линии серии Бальмера? (.

66. Определить, на сколько изменились кинетическая и потенциальная энергии электрона в атоме водорода при излучении атомом фотона с длиной волны λ = 4,86·10 -7 м.

67. Светом, какой длины волны необходимо облучать водород, чтобы при возбуждении атомов водорода квантами этого света в спектре излучения наблюдались три спектральные линии?

68. Основываясь на том, что первый потенциал возбуждения атома водорода φ 1 = 10,2 В, определить (в эВ) энергию фотона, соответствующую второй линии серии Бальмера.

69. На дифракционную решетку с периодом 0,01 мм нормально падает пучок лучей от разрядной трубки, наполненной атомарным водородом. Дифракционный максимум 3-го порядка, наблюдаемый под углом 10º, соответствует одной из линий серии Лаймана. Определить квантовое число n, соответствующее энергетическому уровню, с которого совершен переход. R = 1,1·вектор L -момента импульса орбитального движения электрона в атоме с направлением внешнего магнитного поля. Электрон в атоме находится в d -состоянии.

70. Антикатод рентгеновской трубки покрыт молибденом (Z = 42). Определить минимальную разность потенциалов, которую надо приложить к трубке, чтобы в спектре рентгеновского излучения появились линии К-серии молибдена.

71. В атоме вольфрама электрон перешел с М -оболочки на L -оболочку. Принимая постоянную экранирования b = 5.63, определить энергию испущенного фотона.

72. Определить длину волны коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра, если при увеличении напряжения на рентгеновской трубке в два раза она изменилась на 50 пм.

73. Определить наименьшую длину волны рентгеновского излучения, если рентгеновская трубка работает при напряжении U = 150 кВ.

74. Используя соотношение неопределенностей, оценить E min , которой может обладать частица массой m , находящаяся в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме шириной а .

75. Длина волны излучаемого атомом фотона составляет 0,6 мкм. Принимая время жизни возбужденного состояния t = 10 -8 c, определить отношение естественной ширины энергетического уровня, на который был возбужден атом, к энергии, излученной атомом.

76 =77 . Используя векторную модель атома, определить наименьший угол

, который может образовать векторL момента импульса орбитального движения электрона в атоме с направлением внешнего магнитного поля. Электрон в атоме находится в f -состоянии.

78. Используя векторную модель атома, определить наименьший угол, который может образовать вектор орбитального момента импульса электрона в атоме с направлением магнитного поля. Электроны находятся в d -состоянии.

79. Электрон находится в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме шириной . Вычислить вероятность того, что электрон, находящийся в возбужденном состоянии (n = 4) будет обнаружен в левой крайней четверти ямы.

80. Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов U = 200 В, имеет длину волны де-Бройля = 2,02 пм. Найти массу частицы, если ее заряд численно равен заряду электрона.

81. Длина волны де-Бройля протона, летевшего с энергией 2 МэВ, увеличилась в 2 раза. Определить, какую энергию потерял при этом протон.

82. Пользуясь теорией Бора, получить выражение для радиуса орбиты электрона. Рассчитать радиус ближайшей к ядру орбиты электроны в атоме водорода.

83. Определить длину волны де-Бройля электронов, при соударении с которыми в видимой серии атома водорода появилась одна линия.

84. Определить длину волны де-Бройля электронов, при соударении с которыми в спектре атома водорода появились только 3 линии.

85. Какова длина волны де-Бройля электронов, при соударении с которыми в спектре атомов водорода наблюдаются три спектральные линии в серии Бальмера.

Повторение материала по теме "Световые кванты". Раздаточный материал для каждого ученика, где для каждого из них дано индивидуальное задание. Каждый ученик должен решитьзадачу и представить решение всему классу. В ходе объяснения решения все ученики записывают конспект решения задач, предварительно обсудив правильность решения.За урок можно разобрать около тринадцати задач разного уровня сложности с учетом требований ЕГЭ.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Открытый урок

По теме «Решение задач по теме «Световые кванты»

В 11 классе.

Цели урока;

1. Образовательные: Выработать умения применять знания по данной теме в различных ситуациях. Обобщить знания по теме, привести их в систему. Формулировать основные причины своей деятельности.

2.Развивающие: Развивать умения применения теоретических знаний к решению задач различного уровня сложности. Отбирать наиболее значимые пункты представленных решений, обсуждать и анализировать представленные способы решения задач.

3.Воспитательные : работать над формированием осознанных знаний с целью успешной сдачи ЕГЭ по физике. Уважительно относиться к мнению оппонентов, отстаивать свое мнение.

Оборудование: мультимедийный проектор

Литература : учебник физики11класса, авторы Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев.

Подборка заданий : Сборники задач по физике. Авторы Г. Н. Степанова, Рымкевич.

Дидактические материалы для 11класса по физике, авторы А.Е Марон, Е.А.Марон,

материалы ЕГЭ различных лет., Таблицы десятичных приставок, Константы.

Этапы урока:

1) Организационный:

Здравствуйте, ребята и гости нашего урока. Сегодня нам предстоит вспомнить, что нам известно о «Световых квантах» » и научиться применять полученные нами знания к решению задач.

На экзамене по физике профессор пишет уравнение Е = h ν и спрашивает студента:

Что такое ν?

Постоянная планки!

– А h?

– Высота этой планки!

2) Проверка домашнего задания:

Дома вам необходимо было повторить тему «Световые кванты».

Если кто-то сомневается в своих познаниях, то в процессе этой беседы

можно законспектировать некоторые пункты данной темы.

Прошу вас, ребята, ответить на следующие вопросы:

(Сопровождается просмотром слайдов по данной теме)

1)Что вам известно о структуре света? Когда какие свойства проявляет свет?

2) В чем заключается суть гипотезы Планка?

3)Что такое фотоэффект?

4) Суть законов фотоэффекта.

5) Как можно оценить значение кинетической энергии электронов?

6) Суть теории Эйнштейна.

7) Как выглядит уравнение Эйнштейна по фотоэффекту?

8) Что называют «красной» границей фотоэффекта? Длинноволновой границей фотоэффекта?

9)Что такое фотон?

10) Как определяется энергия фотона?

11) Как определяется импульс фотона?

12) Как определяется масса фотона?

13) В чем заключается суть постулатов Бора?

3) Подготовка учащихся к работе на основном этапе.

Теперь приступаем к основной части нашего урока: решению задач. Работать будем следующим образом: каждый из вас получит содержание всех задач, решение которых мы должны сегодня осмыслить. Каждый из вас решает одну из задач, подготовившись к объяснению своего решения, воспроизводит решение на доске, объясняет его, а остальные ребята, выслушав объяснение, записывают себе рядом с задачей её решение. Приступаем. Если в ходе решения на местах возникают вопросы, вы поднимите руку и получите консультацию учителя. Учитель является на этом этапе – организатором, инструктором, помощником, ведущим всей деятельности учащихся.

(Задачи распределены с учетом способностей учащихся, но каждый из них представляет свое решение у доски, объясняя принцип подхода к решению своей задачи).

Задачи для учащихся

4)Этап усвоения новых знаний и способов действий

Здесь использовался метод самостоятельной работы учащихся в сочетании с беседой с учителем по поводу правильности выполнения заданий. Использована такая система заданий, когда предусматривается постепенное нарастание сложности заданий в их выполнении. Результаты своей деятельности ребята представляют исходя от простого к сложному.

5) Этап первичной проверки понимания изученного.

В ходе урока учитель проверяет и корректирует действия учащихся, выявляет пробелы первичного осмысления материала и ликвидирует неясности осмысления учащимися изученного материала. Создаются условия для осмысления знаний в форме деятельности. Устраняются пробелы в понимании и применении нового материала.

6)Этап закрепления новых знаний и способов действий:

Организуется деятельность учащихся по отработке изученных знаний и способов действий посредством их применения в ситуациях по образцу и в измененных ситуациях. Производится отработка алгоритма изученных правил. Учащиеся распознают и воспроизводят изученные познавательные объекты Использую вопросы, требующие интеллектуальной активности, самостоятельной мыслительной деятельности. Этим обеспечиваю дозированную помощь учащимся.

7)Этап применения знаний и способов действий.

Организую деятельность учащихся по применению знаний в измененных ситуациях, стимулирую самостоятельность учащихся в выполнении заданий без боязни ошибиться, получить неправильный ответ , поощряю стремление ученика предложить свой способ решения задачи, так как предложены для работы открытые задачи, способствую углублению знаний.

8) Этап обобщения и систематизации знаний

Обеспечиваю формирование у школьников обобщенных понятий, организую деятельность учащихся по переводу отдельных знаний и способов действий в целостные системы знаний и умений. Деятельность учащихся по включению части в целое активная и продуктивная, что приводит к систематизации знаний.

9) Этап контроля и самоконтроля знаний и способов действий.

Учитель выявляет недостатки в знаниях, ведет проверку образа мышления учащихся,правильность и глубину знаний, их осознанность. Этот анализ проводится в момент представления своих работ для всего класса. Здесь наблюдается активная деятельность всего класса в ходе проверки общих сформированных учебных умений. На данном этапе ребята задают друг другу вопросы с целью осознания получаемых знаний и умений.

10) Этап коррекции знаний и способов действий.

Организую деятельность учащихся по коррекции своих выявленных недостатков, организуя переход от более низкого к более высокому уровню усвоения знаний, на каждом этапе усложняя предложенные задачи и уровень их решения.

11) Этап информации о домашнем задании.

Подготовиться к выполнению тестового задания по теме «Световые кванты». Задания тестов будут соответствовать заданиям, предлагаемым на ЕГЭ в качестве КИМ.

12) Этап подведения итогов занятия.

Я довольна работой класса и каждого ученика в отдельности Спасибо вам за работу. Надеюсь, что вы на вопрос о том, что такое «ню» не будете отвечать: «Постоянная Планка», а что же такое «АШ», вы точно будете знать, что это не высота постоянной Планка.

13) Этап рефлексии.

Тест по теории фотоэффекта для следующего урока.