Кинематика (стр. 9 )

С5.5. На дифракционную решетку с периодом d = 0,01 мм нормально к поверхности решетки падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны l = 600 нм. За решеткой, параллельно ее плоскости, расположена тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f = 5 см. Чему равно расстояние между максимумами первого и второго порядков на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы?

С5.6. На дифракционную решетку с периодом d = 0,005 мм нормально к ее поверхности падает параллельный пучок монохроматического света длиной волны л = 500 нм. За решеткой, параллельно ее плоскости, расположена тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f = 6 см. Чему равно расстояние между максимумами первого и второго порядков на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы?

С5.7. Спектр наблюдается с помощью дифракционной решетки, имеющей 500 штрихов на миллиметр. При расположении решетки у глаза спектральная линия в спектре первого порядка наблюдается на расстоянии а = 9 см от щели в экране, расстояние от решетки до экрана l = 40 см. Определите длину волны наблюдаемой спектральной линии.

С5.8. На стеклянный клин с малым преломляющим углом б = 0,05 рад падает перпендикулярно его передней грани параллельный пучок монохроматического света. За клином помещена тонкая собирающая линза с оптической силой D = 1 дптр, а за ней – экран, который находится в фокальной плоскости этой линзы. Плоскость линзы перпендикулярна оси падающего на систему пучка. Показатель преломления стекла, из которого изготовлен клин, n = 1,8. На каком расстоянии от главного фокуса линзы пучок соберется на экране?

С5.9. Между краями двух хорошо отшлифованных тонких плоских стеклянных пластинок помещена тонкая проволочка; противоположные концы пластинок плотно прижаты друг к другу (см. рисунок). Расстояние от проволочки до линии соприкосновения пластинок равно L=20 см. На верхнюю пластинку нормально к ее поверхности падает монохроматический пучок света длиной волны л = 600 нм. Определите диаметр проволочки D, если на x =1 смдлины клина умещается n =10 интерференционных полос.

  Корпускулярно-волновой дуализм

С1.1.В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили другую того же диаметра, но с бульшим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

С6-1. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода ло = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны л фототок прекращается при запирающем напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны л.

С6-2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода л0 = 290 нм. Фотокатод облучают светом с длиной волны л = 220 нм. При каком напряжении между анодом и катодом фототок прекращается?

С6-3. В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно л1 = 350 нм и л2 = 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в v1 / v2 = 2 раза. Какова работа выхода металла, из которого изготовлена пластинка?

С6-4. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ДU = 5 В. Какова работа выхода Авых, если максимальная энергия ускоренных электронов Еe равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

С6-5. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов U. Работа выхода электронов из металла Авых = 2 эВ. Определите ускоряющую разность потенциалов U, если максимальная энергия ускоренных электронов Ее равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

С6-6. Работа выхода электрона из металлической пластины Авых = 3,68 • 10-19 Дж. Какова максимальная скорость электронов, выбиваемых из пластины светом с частотой v = 7·1014 Гц?

С6-7. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода л0 = 290 нм. При облучении катода светом с длиной волны л фототок прекращается при напряжении между анодом и катодом U = 1,9 В. Определите длину волны л.

С6-8. Для увеличения яркости изображения слабых источников света используется вакуумный прибор – электронно-оптический преобразователь. В этом приборе фотоны, падающие на катод, выбивают из него фотоэлектроны, которые ускоряются разностью потенциалов ∆U = 15000 В и бомбардируют флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попадании каждого электрона. Длина волны для падающего на катод света л1 = 820 нм, а для света, излучаемого экраном, л2 = 410 нм. Во сколько раз N прибор увеличивает число фотонов, если один фотоэлектрон рождается при падении на катод в среднем k = 10 фотонов? Работу выхода электронов Авых принять равной 1 эВ. Считать, что энергия падающих на экран электронов переходит в энергию света без потерь.

С6-10. 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 с напряженностью E = 5•104 В/м. Какой должна быть длина пути электрона S в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости, составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать.

С6-11. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает электрон из фотокатода, помещённого в сосуд, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем напряжённостью Е = 5·104 В/м. До какой скорости электрон разгонится в этом поле, пролетев путь S = 5·10-4 м? Релятивистские эффекты и силу тяжести не учитывать.

С6-12. При облучении металлической пластинки квантами света с энергией 3 эВ из нее выбиваются электроны, которые проходят ускоряющую разность потенциалов ДU = 5В. Какова работа выхода Авых, если максимальная энергия ускоренных электронов Ее равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла?

С6-13. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 11 • 10-9 Кл. Работа выхода электронов из кальция А = 4,42 · 10-19 Дж. Определите длину волны л света, освещающего катод.

С6-14. Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света н, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряжённость электрического поля 3•102 В/м, индукция магнитного поля 10−3Тл.

С6-15. Детектор полностью поглощает падающий на него свет длиной волны л = 400 нм. Поглощаемая мощность Р = 1,1•10–14 Вт. За какое время детектор поглотит N = 4•105 фотонов? Ответ округлите до целых.

С6-16. Источник в монохроматическом пучке параллельных лучей за время Дt = 8•10–4 с излучает N = 5•1014 фотонов. Лучи 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.

С6-17. Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7•1010 б-частиц. За 1 ч выделяется энергия 100 Дж. Каков средний импульс б-частиц? Масса б-частиц равна 6,7•10–27 кг. Энергией отдачи ядер, г-излучением и релятивистским эффектами пренебречь.

С6-18. Свободный пион (р0-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два г-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?

  Физика атома

С6-1. Предположим, что схема энергетических уровней атомов некоего вещества имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Е(1). Электрон, движущийся с кинетической энергией 1,5 эВ, столкнулся с одним из таких атомов и отскочил, приобретя некоторую дополнительную энергию. Определите импульс электрона после столкновения, считая, что до столкновения атом покоился. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь.

С6-2. На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Какова длина волны фотонов, излучаемых при переходе с уровня E4 на уровень E1 если л13 = 400 нм, л24 = 500 нм, л32 = 600 нм?

С6-3. На рисунке представлены энергетические уровни электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Какова длина волны фотонов, поглощаемых при переходе с уровня E1 на уровень E4, если л13 = 400 нм, л24 = 500 нм, л32 = 600 нм?

С6-4. На рисунке представлены энергетические уровни электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах между ними. Какова длина волны фотонов, поглощаемых при переходе с уровня Е1 на уровень E4, если v13 = 6·1014 Гц, v24 = 4·1014 Гц, v32 = 3·1014 Гц?