Сборник разноуровневых задач по теме
« Квантовая физика»
Первый уровень:
1. Определите энергию фотона длиной волны 6*10 -7 м и частоту колебаний напряжённости электрического поля световой волны.
2. Определите количество фотонов, содержащихся в излучении длиной волны 10 -6 м и энергию 1*10 -12 Дж.
3. Ультрафиолетовое излучение длиной волны 200 нм вызывает люминисценцию света частотой 6*1014 Гц.
4. Электрическая лампочка, мощностью 15 Вт испускает в 1 с?,5 *10 19 фотонов. Определите среднюю частоту её излучения.
5. Определите длину волны излучения, фотоны которого имеют такую же энергию, как и электрон, ускоренный разностью потенциалов 4,1 В.
6. Определите частоту рентгеновского излучения длиной волны 2,5*10-9 м.
7. Определите импульс фотона, если его энергия равна 2, 4 эВ.
8. Определите длину излучения падающего на металлическую пластину, если при фотоэффекте максимальная кинетическая энергия электронов равняется 2 эВ. Работа выхода электронов равняется 8,5 *10 -19 Дж.
9. Во сколько раз импульс фотонов инфракрасного излучения частотой 1,5 * 10 15 Гц?
10. Определите излучение импульса фотона красного излучения длиной волны 760 нм
11. На поверхность цезия падает ультрафиолетовое излучение частотой 7,5*1014 Гц. Вылетающие фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 2,8*10-15 Дж Определите работу выхода электронов из цезия.
12. На цинковую пластинку падает ультрафиолетовое излучение длиной волны 0,2 мкм. Работа выхода электронов из цинка 4 эВ. Определите максимальную кинетическую энергию вылетающих с поверхности электронов.
13. Максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из тантала 100 км/с. Определите частоту падающего света. Работа выхода электронов из тантала 4,12 эВ.
14. Определите, какой длины волны должен быть свет, чтобы из серебряной пластинки электроны вылетали со скоростью 2,5*106 м/с . Работа выхода электронов из серебра 4,75 эВ.
15. Определите максимальную скорость фотоэлектронов при освещении поверхности тела их материала с работой выхода 1,9 эВ светом с длиной волны 4*10 -7 м.
16. При исследовании вакуумного фотоэлемента оказалось, что при освещении катода светом частотой 1015 Гц. Фототок с поверхности катода прекращается при задерживающей разности потенциалов 2В между катодом и анодом. Определите работу выхода материала катода.
17. Определите, при каком наименьшем напряжении полностью задерживаются фотоэлектроны, вырванные из вольфрамовой пластинки ультрафиолетовым излучением длиной волны 100 нм. Работа выхода из вольфрама 4,5 эВ.
18. Определите, будет ли иметь место фотоэффект при освещении меди видимым светом частотой в диапазоне 4*10 14-8*1014 Гц., если работа выхода электронов из меди 4,8 эВ.
19. Определите длину волны, соответствующую красной границе фотоэффекта для металла, если работа выхода из него равна 4,4*10-19 Дж.
20. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 6*1014 Гц. Определите частоту падающего излучения, если вылетающие с поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов 3В.
21. Определите длину волны излучения, падающего на поверхность натрия, если максимальная скорость вылетающих из него фотоэлектронов 1175 км/с. Красная граница фотоэффекта натрия равна 545 нм.
22. Определите максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии фотонов на свободных протонах.
23. Определите угол рассеяния фотона, испытывающего соударение со свободным электроном, если его изменение длины волны при рассеянии равно 3,62 нм.
24. Фотон с длиной волны 1*10-11 м рассеялся на свободном электроне под углом 600 . Определите длину волны рассеянного фотона.
25. Определите, произойдёт ли фотохимическая реакция в веществе при поглощении им фотонов с длиной волны 500 нм, если энергия активации молекулы данного вещества 2*1015 Дж.
26. На каждый квадратный сантиметр поверхности. полностью поглощающей свет каждую секунду падает 3*1018 фотонов оранжевого излучения частотой 5*1014 Гц..Определите создаваемое давление.
27. Плотность потока световой энергии 300 Вт/м. Определите давление света. падающего нормально на зеркальную поверхность.
28.Определите поверхностную плотность потока энергии излучения, падающего на зеркальную поверхность, если световое давление при этом 100 мкПа.
Второй уровень
1. Рентгеновская трубка, работающая под напряжением 500кВ и потребляющая ток 1 мА испускает в 1 с 2*1015 фотонов с длиной волны 1*10-10м. Д. трубки.
2. Монохроматический источник света, потребляя мощность 10 Вт, излучает красный свет длиной волны 660 нм. Определите число фотонов, излучаемых источником в 1с, если его К. П.Д. равен 0,2 %.
3. Источник света, мощностью 100 Вт за 2 с испускает 5*1020 фотонов. Определите среднюю длину волны, излучаемого света.
4. Определите изменение температуры воды после поглощения 1011 фотонов частотой 6,5*1014 Гц. Потерями энергии при теплообмене пренебречь.
5. При освещении пластинки из некоторого металла сначала светом с частотой 8*1014, а затем частотой 60*1014 Гц. Обнаружили, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов изменилась в 3 раза. Определите работу выхода фотоэлектронов из этого металла.
6.Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 27,5*10-8 м. Определите работу выхода электронов из вольфрама, их максимальную скорость и энергию при длине волны излучения 18*10-8 м.
7. При освещении платиновой поверхности излучением ртутной лампы длиной волны 2,04 *10-7 м задерживающее напряжение оказалось равным 0,8 В. Определите максимальную длину волны, при которой ещё возможен фотоэффект.
8. Задерживающее напряжение для электронов, испускаемых поверхностью цинка равно 2,42 В. При длине волны падающего излучения 184, 9 нм.. Определите задерживающее напряжение при длине волны излучения 253,7 нм.
9. Задерживающее напряжение для двух металлов при их облучении одним и тем же источником монохроматического света отличаются на 2, 25 В. Определите работы выхода для этих металлов, если работа выхода для одного из них вдвое больше, чем для другого.
10. При увеличении частоты на 1,21*1014 Гц частоты электромагнитной волны, падающей на фотоэлемент, задерживающее напряжение увеличилось на 0,5 в. Определите по эти показаниям постоянную Планка.
11. На плоский алюминиевый электрод падает ультрафиолетовое излучение длиной волны 83 нм. Определите максимальное расстояние, на которое может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле с напряжённостью 7,5 В/м. Красная граница для алюминия 332 нм.
12.Фотон энергией 0,75 МэВ рассеялся на свободном электроне под углом 600. Определите длину и энергию рассеянного фотона.
13. Фотон с длиной волны 1*10 -12м рассеялся на свободном электроне под углом 900. Определите энергию, переданную фотоном электрону.
14. При катодолюминесценции электрон ускоряется электрическим полем, напряжение которого 100 В. Определите длину волны люминесцентного свечения, если в излучение перешло 2% кинетической энергии фотона.
15. Поток монохроматического излучения длиной волны 0,5 мкм нормально падает на плоскую зеркальную поверхность и давит на неё с силой 10 Н.. Определите число фотонов ежесекундно падающих на эту поверхность.
16. Мощность излучения, падающего на зеркальную поверхность равна 0,6 Вт. Определите силу давления на неё.
17. Определите давление света на стенки электрической 100-ваттной лампы., если её колба представляет собой сферический сосуд радиусом 5 см., Считать, что стенки сосуда отражают 10 % падающего на них света, а вся потребляющая мощность идёт на излучение.
18.Пучок монохроматического света длиной волны 600 нм, падающий на чёрную поверхность оказывает давление 10 Па Определите количество фотонов, падающих ежесекундно на площадку площадью 10 см2.
Третий уровень
1. Определите максимальную скорость электрона, вырванного с поверхности металла квантом с энергией 1,53 МэВ.
2. Мощность точечного источника монохроматического света длиной волны 500 нм равна 10 Вт.. Определите максимальное расстояние, на котором источник может быть замечен человеком. если зрачок реагирует на световой поток 60 фотонов в 1 с. Диаметр зрачка0,5 см.
3. Определите величину максимального заряда, приобретаемого металлическим шариком, радиусом 0,08 м, на который падает свет с длиной волны 3*10-7м Работа выхода электрона из металла 3*10 15Дж.
4. В сферический сосуд, из которого полностью откачан воздух помещены 2 электрода из цинка. К ним присоединён конденсатор ёмкостью №,5 мкФ. Один из электродов освещается светом с длиной волны 0, 25 мкм. Определите величину зарядов на конденсаторе при длительном освещении. Работа выхода электрона из цинка равна 3,74 эВ.
5. Определите значение тока насыщения для фотоэлемента с цезиевым катодом. Фотоэлемент освещается лазером мощностью 1 мВт. Задерживающее напряжение равно 0,07 В. Длина волны красной границы фотоэффекта для цезия составляет 0, 65 мкм.
6. Фотон с энергией 0,15 МэВ испытал рассеяние на покоящемся свободном электроне, в результате чего его длина волны увеличилась на 3*10 -12 м. Определите угол, под которым полетел комптоновский электрон.
7. Монохроматический свет с длиной волны 662 нм, падая нормально на зачернённую поверхность производит давление 3*10-7 Па .Определите концентрацию фотона в световом пучке.
