Тема №6335 Ответы к задачам по физике Кочкин (Часть 5)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Кочкин (Часть 5) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Кочкин (Часть 5), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

40. Преломление света
40.1 Скорость света в некотором веществе на 108 м/с меньше, чем в вакууме. Найти
показатель преломления этого вещества.(1,5)
40.2 Найдите разность скоростей света в жидком азоте и кварце, если показатель
преломления жидкого азота равен 1,2, а кварца – 1,5.(50 Мм/с)
40.3 Скорость света в стекле для красного света равна vкр = 1,99105
км/с, для фио-
летового – vф = 1,96105
км/с. Определить на сколько отличаются показатели пре-
ломления стекла для красного и фиолетового света?(0,023)
40.4 Скорость распространения света в некоторой жидкости 2,4108 м/с. На поверх-
ность этой жидкости из воздуха падает световой луч под углом 250
. Определите
угол преломления луча.(200
)
А
В
S
88
40.5 Скорость распространения света в первой прозрачной среде 225000 км/с, а во
второй – 200000 км/с. Луч света падает на границу раздела этих сред под углом 300
и переходит во вторую среду. Определите угол преломления луча(26,40
)
40.6 На какой угол отклонится луч от первоначального направления, если он пада-
ет на поверхность глицерина под углом 450
?(16,4
0
)
40.7 Лучи солнечного света падают на поверхность воды под углом 740
. Под каким
углом к горизонту водолаз, опустившийся в воду будет видеть Солнце?(47,7
0
)
40.8 На горизонтальном дне водоема лежит плоское зеркало. Какова глубина водо-
ема, если луч, отраженный от зеркала, выходит на поверхность воды на расстоянии
L = 3 м от места своего вхождения в воду? Угол падения луча  = 300
.(3,7 м)
40.9 Стеклянный пакет состоит из двух плотно соприкасающихся плоских пласти-
нок. Коэффициент преломления первой пластинки n1 = 1,4205, второй – n2 =
1,5234. Свет падает на первую пластинку под углом α = 300
. Определите угол пре-
ломления света во второй пластинке.(19,2
0
)
40.10 При падении на плоскую границу двух сред с показателями преломления n1 и
n2 луч преломляется таким образом, что угол между отраженным и преломленным
лучами составляет 900
. Найдите угол падения.(
  n2 n1 α  arctg
)
40.11 На поверхности озера находится плот со стороной а = 8 м. Определить пло-
щадь полной тени от плота на дне озера при освещении рассеянным светом, если
глубина озера h = 2 м.(11,8 м
2
)
40.12 В дно водоема глубиной Н = 2 м вертикально вбита свая, выступающая из
воды на h = 0,5 м. Найдите длину тени от сваи на дне водоема, если высота Солнца
над горизонтом θ = 600
.(0,1 м)
40.13 Луч падает под углом i = 600
на стеклянную пластинку толщиной d =30 мм.
Определите смещение Δх луча после выхода из пластинки.(15,4 мм)
40.14 На стеклянную призму с преломляющим углом θ = 500
падает под углом α =
300
луч света. Определите угол отклонения δ луча призмой.(29,6
0
)
40.15 Луч света выходит из скипидара в воздух. Предельный угол полного внут-
реннего отражения α = 420
. Определите скорость распространения света в ски-
пидаре.(2·108 м/с)
40.16 Луч света переходит из воды в воздух. Угол падения луча равен 450
. Опреде-
лите угол преломления луча в воздухе и предельный угол падения.(70,1
0
; α0= 48,80
)
40.17 Чему равен предельный угол полного внутреннего отражения при переходе
луча из стекла с показателем преломления 1,7 в воду?(51,50
)
40.18 На дне водоема расположено плоское зеркало так, что луч света, падающий
на зеркало под углом  = 30
0
к его поверхности, претерпевает полное внутреннее
отражение на поверхности водоема. Найти угол, который составляет плоскость
зеркала с горизонтом.(19
0
)
40.19 На дно сосуда, наполненного водой до высоты 10 см, помещен точечный ис-
точник света. На поверхности воды плавает круглая непрозрачная пластинка таким
образом, что центр ее находится над источником света. Какой наименьший радиус
должна иметь эта пластинка, чтобы ни один луч не мог выйти на поверхность?
(11,4 см)
89
40.20 На стакан, наполненный водой, положена стеклянная пластинка. Под каким
углом должен падать на пластинку луч света, чтобы от поверхности раздела воды
со стеклом произошло полное внутреннее отражение?(****)
40.21 На какой глубине h под водой находится водо-
лаз, если он видит отраженными от поверхности воды
те части горизонтального дна, которые расположены
от него на расстоянии не более S = 15 м? Рост водола-
за h1 = 1,5 м.(7,3 м)
40.22 На торец стеклянного стержня падает под углом
α свет. Каким должен быть наименьший показатель
преломления стекла, чтобы свет, вошедший в стержень, не мог выйти через его бо-
ковую поверхность независимо от угла α?(
n  2
)
40.23 Под каким углом α должен падать свет на торец стеклянного стержня с пока-
зателем преломления n, чтобы свет не мог выйти через боковую поверхность
стержня?(
arcsin 1
2   n  )
40.24 Луч света падает на стеклянную равнобедренную призму так, как
показано на рисунке. Покажите ход луча после выхода из призмы, ес-
ли показатель преломления стекла равен: 1) n = 1,5, 2) n = 1,35.
40.25 Световой луч падает нормально на основание прямоугольной
призмы, изготовленной из стекла. Под каким углом к направлению
первоначального распространения пойдет этот луч при выходе из
призмы, если угол при вершине призмы равен а)  = 600
, б)  =
300
.(190
; 410
)
40.26 Равнобедренная стеклянная призма с малыми углами пре-
ломления  помещена в параллельный пучок лучей, падающих
нормально к ее основанию. Показатель преломления стекла n =
1,57, размер основания призмы 2a = 5 см. Найти угол , если на
экране, расположенном на расстоянии L = 100 см от призмы, обра-
зуется темная полоса шириной d = 1 см.(30
)
40.27 Луч света падает на плоскопараллельную пластинку толщи-
ной H = 1 см, сделанную из стекла с показателем преломления n =
1,73. Из-за многократных отражений от граней пластинки на экране
образуется ряд светлых пятен. Найти расстояние между пятнами,
если угол падения равен  = 600
и падающий луч перпендикулярен
плоскости экрана.(0,58 см)
40.28 Стеклянный клин не ограниченный по высоте, имеющий
угол при вершине δ = 100
и показатель преломления n = 1,7, пада-
ет тонкий световой луч перпендикулярно одной из граней.
Сколько световых пятен образуется на экране, установленном с
другой стороны клина?(2)
41. Линзы
41.1 Предмет АВ расположен на расстоянии d = 2,5F от собирающей линзы пер-
пендикулярно главной оптической оси. Постройте его изображение. Сделайте то
же для d = 2F, d = 1,5F, d = 1,1F, d = F, d = 0,7F.
41.2 Предмет АВ расположен на расстоянии d = 2F от мнимого фокуса рассеиваю-
щей линзы перпендикулярно главной оптической оси. Постройте его изображение.
Сделайте то же самое для d = F, d = 0,7F.
41.3 Какая это линза и где находится предмет, если линза дает:
действительное изображение; мнимое изображение; мнимое увеличенное изо-
бражение; мнимое уменьшенное изображение; увели-
ченное изображение; уменьшенное изображение;
уменьшенное действительное изображение.
41.4 Покажите ход луча после прохождения им соби-
рающей (а) и рассеивающей (б) линзы.
41.5 Ход луча 1 в линзе из-
вестен. Покажите ход луча 2.
41.6 Постройте изображение
точечного источника света,
находящегося на главной оп-
тической оси на расстоянии d = 1,5F от: 1) собирающей линзы 2)
рассеивающей линзы.
41.7 Увеличенное изображение В предмета А получено с помощью
тонкой линзы. Определите построением, где линза расположена,
какая она и где ее фокус. Решите эту задачу, если изображение
уменьшенное.
41.8 На рисунке О – точечный источник света, О΄ - его изобра-
жение. Определите построением оптический центр линзы и ее
главные фокусы. MN – главная оптическая ось линзы.
41.9 Дано положение главной оптической оси MN, ход луча
АВ, падающего на линзу, и преломленный луч ВС. Найдите
построением положения главных фокусов линзы.
41.10 Лучи, сходящегося пучка, встречаются в точке А. На их пути
в плоскости В ставится рассеивающая линза. Определите графиче-
ским построением положение точки встречи лучей после прохож-
дения линзы. Положение главных фокусов известно.
41.11 На испорченном чертеже оптической системы, состоящей из
одной линзы, сохранилось изображение главной оптической оси, а
также положения источника O, его изображения O
*
и одного фокуса F. Известно,
что изображение мнимое. Определите положе-
ние линзы и фокусное расстояние. Решить эту
задачу, предполагая, что изображение действи-
тельное.
41.12 Плосковыпуклая кварцевая линза имеет оптическую силу 8,2 дптр. Чему ра-
вен радиус кривизны выпуклой поверхности этой линзы? Показатель преломления
кварца равен 1,54.(6,6 см)
41.13 Главное фокусное расстояние двояковыпуклой линзы равно 30 см. Показа-
тель преломления равен 1,533. Определите радиусы кривизны линзы, если один
радиус вдвое больше другого.(24 см; 48 см)
41.14 Определите оптическую силу двояковогнутой линзы с одинаковыми радиу-
сами кривизны по 25 см, сделанной из стекла с показателем преломления равным
1,6.(-4,8 дптр)
41.15 Определите оптическую силу двояковыпуклой линзы из каменной соли с по-
казателем преломления 1,54 и радиусами кривизны по 40 см, находящейся в: 1) се-
роуглероде с показателем преломления 1,63; 2) в воздухе.(-0,276 дптр; 2) 2,7 дптр)
41.16 Двояковыпуклая стеклянная линза с радиусами кривизны 12,5 см и 25 см, по-
груженная в жидкость, действует как рассеивающая с фокусным расстоянием 1 м.
Определите показатель преломления жидкости.(1,636)
41.17 Предмет находится на расстоянии 60 см от собирающей линзы с фокусным
расстоянием 10 см. На каком расстоянии от линзы получится изображение? Най-
дите увеличение. Сделайте чертеж.(12 см; 1/5)
41.18 Предмет расположен на расстоянии 30 см от собирающей линзы с фокусным
расстоянием 60 см. На каком расстоянии от линзы получится изображение предме-
та? Каким оно будет? Постройте это изображение.(60 см; мнимым)
41.19 С помощью линзы, оптическая сила которой D = 4 дптр, необходимо полу-
чить увеличенное в 5 раз изображение предмета. На каком расстоянии перед лин-
зой нужно поместить этот предмет? Сделайте чертеж.(30 см)
41.20 Падающий на тонкую собирающую линзу луч пересекает главную оптиче-
скую ось линзы под углом 40
на расстоянии d =12см от линзы и выходит из нее под
углом 80
к главной оптической оси. Найдите фокусное расстояние линзы.(F = 4 см)
41.21 Предмет высотой 16 см находится на расстоянии 80 см от линзы с оптиче-
ской силой D = -2,5 дптр. Как изменится высота изображения, если предмет под-
винуть к линзе на 40 см?(увеличится в 1,5 раза)
41.22 Определите фокусное расстояние и оптическую силу рассеивающей линзы,
если известно, что изображение предмета, помещенного перед ней на расстоянии
50 см, получилось уменьшенным в 5 раз.(12,5 см; 8 дптр)
41.23 От предмета высотой 3 см получили с помощью линзы действительное изо-
бражение высотой 18 см. Когда предмет передвинули на 5 см, то получили мнимое
изображение высотой 9 см. Определите фокусное расстояние и оптическую силу
линзы.(10см; 10 дптр)
41.24 Расстояние от предмета до экрана L = 100 см. Линза, помещенная между ни-
ми, дает четкое изображение предмета при двух положениях, расстояние между
которыми S= 20 см. Найдите фокусное расстояние линзы.(24 см)
41.25 С помощью тонкой линзы получается увеличенное в 2 раза действительное
изображение плоского предмета. Если предмет сместить на 1 см в сторону линзы,
то изображение будет увеличенным в 3 раза. Чему равно фокусное расстояние лин-
зы?(6 см)
41.26 Рассеивающая Л1 и собирающая Л2 линзы установлены так, что из главные
оптические оси совпадают, а расстоянием между ними равно 0,8 м. Пучок лучей,
распространяющийся параллельно главной оптической оси, падает на линзу Л1 и
после прохождения через Л2 собирается в точку на расстоянии 1 м от Л2. Какова
оптическая сила линзы Л2, если у рассеивающей она равна D1= 5 дптр? (2 дптр)
92
41.27 Две линзы – собирающая с фокусным расстоянием F1 = 40 см и рассеиваю-
щая F2 = 20 см – установлены на расстоянии 70 см друг от друга так, что их глав-
ные оптические оси совпадают. На каком расстоянии от собирающей линзы на
главной оптической оси необходимо установить точечный источник света, чтобы
изображение, полученное рассеивающей линзой, находилось на расстоянии 10 см
от нее?(2 м)
41.28 Пучок параллельных световых лучей падает нормально на
собирающую линзу диаметр которой 20 см. За линзой на расстоя-
нии X находится экран. Определите распределение интенсивности
света на экране при X = F/2, F, 2F, 3F.
41.29 Осветитель, предназначенный для получения направленных световых пуч-
ков, состоит из точечного источника света и линзы диаметром 6 см с фокусным
расстоянием 15 см. На каком расстоянии от линзы должен быть расположен ис-
точник, чтобы лучи, прошедшие через линзу, образовали на экране световое пятно
диаметром 4 см? Расстояние от линзы до экрана равно 100 см.(20 см или 15,8 см)
41.30 Высота пламени свечи h = 5 см. Линза отбрасывает на экран изображение
пламени Н1 = 15 см. Не трогая линзы, свечу отодвинули на L= 1,5 см дальше от
линзы и, передвинув экран, вновь получили резкое изображение пламени высотой
Н2 = 10 см. Найдите главное фокусное расстояние линзы.(F = 9 см)
41.31 Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC площадью 50 см2
распо-
ложен перед тонкой собирающей линзой так, что его катет
AC лежит на главной оптической оси линзы. Фокусное
расстояние линзы 10 см. Постройте изображение треуголь-
ника и найдите площадь получившейся фигуры. (25 см2
)
41.32 Квадрат со стороной а = F/4 находится на главной оп-
тической оси собираю-щей линзы с фокусным расстоянием
F = 5 см, причем две стороны квадрата парал-лельны главной оптической оси.
Найдите площадь изображения, если ближайшая к линзе сторона изображения
имеет размер b = F/2.(37,5 см2
)
41.33 Параллельный пучок лучей падает на собирающую линзу с фокусным рас-
стоянием F1 = 15 см. На каком расстоянии от собирающей линзы надо поставить
рассеивающую линзу с фокусным расстоянием F2 = 9 см, чтобы после прохожде-
ния двух линз лучи снова шли параллельным пучком?(6 см)
41.34 При одном положении предмета от собирающей линзы она дает действи-
тельное изображение с увеличением Г1. Если предмет придвинуть к линзе, то дей-
ствительное изображение будет иметь увеличение Г2. Какое увеличение даст лин-
за, если предмет поместить посередине между его первым и вторым положения-
ми?(
  Г  2Г1Г2 Г1 Г2
)
41.35 Светящиеся точки расположены на отрезке длиной L вдоль главной оптиче-
ской оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 20см. Середина
отрезка находится на расстоянии d = 30 см от линзы, и линза дает действительное
изображение всех точек, увеличивая отрезок в Г = 5,33 раза. Определите длину L
отрезка.(10 см)
41.36 Вдоль главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием
F = 5 см движутся навстречу друг - другу два светлячка, находящиеся по разные
стороны линзы. Скорости светлячков одинаковы и равны V = 2 см/сек. Через какое
2F F
B
A C
93
время первый светлячок встретится с изображением второго, если в начальный
момент они находились на расстояниях L1 = 20 см и L2 =15 см от линзы?(3,5 с)

42. Интерференция волн
42.1 Разность хода двух интерферирующих лучей монохроматического света ∆ℓ =
0,3·. Определите разность фаз колебаний.(0,6π)
42.2 На сколько минимально надо изменить расстоя-
ние S между когерентными источниками света O1 и
O2 в направлении распространения света, чтобы в
точке А на экране интерференционный максимум
сменился интерференциионным минимумом? S
O2
O1
A
94
42.3 Найдите все длины волн видимого света (от 0,4 мкм до 0,7 мкм) которые бу-
дут: 1) максимально усилены; 2) максимально ослаблены при разности хода ин-
терферирующих лучей ∆L = 1,8 мкм.(0,6 мкм и 0,45 мкм; 0,51 мкм и 0,4 мкм)
42.4 На пути одного из двух когерентных лучей (λ = 0,52 мкм), распространяю-
щихся параллельно друг другу в воздухе, поставили прозрачную пластину тол-
щиной d = 7,8 мкм с показателем преломления n = 1,5.
Чему после этого стала равна разность хода лучей 1 и
2? Каким станет результат интерференции лучей 1 и
2?(3,9 мкм; минимум)
42.5 Две световые волны, уравнения которых имеют
вид
  1
6 8 Е1  Е0
sin 4 10 310 t  L
и
  2
6 8 Е2  Е0
sin 4 10 310 t  L
, падают в одну точку
на экране. Найдите: 1) длину волны и частоту колебаний света; 2) результат ин-
терференции волн, если L1 = 40 мкм, L2 = 42 мкм.(0,5 мкм; 6·1014 1/с; максимум)
42.6 Два световых источника имеют очень близкие частоты излучения: ν1 =
4,3158·1014 1/с и ν2 = 4,3156·1014 1/с. Световые лучи от этих источников, пройдя
по 7,5 мм, попадают в одну точку на экране. За какое время минимум интенсив-
ности света в точке наложения заменяется максимумом? Возможно ли в этих ус-
ловиях наблюдение интерференции?(25 пс; нет)
42.7 В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излуче-
ния с оптической разностью хода 2,1 мкм. Определить произойдет усиление или
ослабление в этой точке света с длиной волны 700, 600, 400 нм
42.8 Источники света с длинами волн 0,615 мкм распо-
ложены на расстоянии S = 2 м от экрана и а = 4 мм друг от
друга, как показано на рисунке. Определите результат ин-
терференции в точке А.(минимум)
42.9 От источника света с длиной волны λ = 405 нм
выделено два луча, один из которых падает нор-
мально на экран в точку А, другой приходит в ту
же точку после отражения от зеркала. При каком
минимальном значении h в точке А наблюдается
минимум интерференции света? Принять S = 2 м.
Учесть, что при отражении от зеркала второй луч меняет фазу световых колеба-
ний на противоположную.(0,64 мм)
42.10 Два когерентных точечных источника света О1
и О2 с длиной волны λ = 0,5 мкм, расстояние между
которыми а = 0,5 мм расположены параллельно экра-
ну на расстоянии S = 1 м от него. На каком расстоя-
нии X от центра экрана возникают 5-ый максимум и
8-ой минимум интенсивности?(5 мм; 8,5 мм)
42.11 Для источников света, описанных в 42.10 найдите ширину интерференци-
онной полосы на экране (расстояние между соседними минимумами).(1 мм)
42.12 Какую наименьшую толщину должна иметь пластинка, сделанная из мате-
риала с показателем преломления n=1,54, чтобы при ее освещении лучами с дли-
ной волны =750 нм, перпендикулярными к поверхности пластинки, она в отра-
женном свете казалась черной? Красной?(0,24 мкм; 0,12 мкм)
42.13 Тонкая пленка толщиной h = 0,5 мкм освещается светом с длиной волны  =
590 нм (желтый). Какой будет казаться эта пленка в проходящем свете, если пока-
затель преломления вещества пленки равен n = 1,48, а лучи направлены перпен-
дикулярно к поверхности пленки? Что будет происходить с цветом пленки, если
ее наклонять относительно световых лучей?(черной, черной или желтой)
42.14 Водяная пленка на поверхности стекла имеет форму клина с длиной 40 мм и
с максимальной толщиной 1мкм. На нее нормально падает свет с длиной волны
0,53 мкм (зеленый).Чему равна ширина интерференционных полос?(0,8 см)
42.15 Для измерения толщины волоса его положили на
стеклянную пластинку и сверху прикрыли другой пла-
стинкой. Расстояние от волоса до линии соприкоснове-
ния пластинок, параллельной волосу, равно S = 20 см.
При освещении пластинок красным светом ( = 750 нм)
расстояние между двумя соседними максимумами составляет 1,25 мм. Определи-
те толщину волоса d. (0,06 мм)
43. Дифракция волн. Дифракционная решетка
43.1 Каков период дифракционной решетки, если при наблюдении в монохрома-
тическом свете с длиной волны 0,6 мкм максимум пятого порядка образуется под
углом 8,630
?(0,02 мм)
43.2 Определите число штрихов на 1 см дифракционной решетки, если максимум
второго порядка для света с длиной волны 7·10-7 м наблюдается под углом ди-
фракции 450
.(5050)
43.3 Максимум второго порядка дифракционной решетки наблюдается под углом
170
. Под каким углом наблюдается максимум третьего порядка для той же длины
волны?(260
)
43.4 На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной
трубки, наполненной гелием. На какую линию в спектре 3-го порядка накладыва-
ется красная линия гелия (λ = 670 нм) спектра 2-го порядка?(λ = 447 нм)
43.5 На дифракционную решетку с периодом 0,01 мм падает нормально монохро-
матический свет с длиной волны 650 нм. Дифракционная картина наблюдается на
экране установленном параллельно решетке на расстоянии 1,2 м от нее. На каком
расстоянии от центра дифракционной картины наблюдается первый максимум?
Каково расстояние между первым и третьим максимумами?(7,8 см; 15,6 см)
43.6 На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной
трубки. Чему должна быть равна постоянная дифракционной решетки, чтобы в
направлении под углом  = 410
к оси пучка совпали максимумы двух линий с
длиной волны 1 = 656,3 нм и 2 = 410,2 нм.(5 мкм)
43.7 Найдите наибольший порядок спектра для желтых линий λ1 = 589 нм и λ2 =
505 нм, если постоянная решетки равна 2 мкм.(k = 3)
43.8 На дифракционную решетку, содержащую 430 штрихов на 1 мм, падает нор-
мально монохроматический свет (λ = 0,6 мкм). Найдите общее число максимумов,
которое дает эта решетка. Определите угол дифракции для последнего максиму-
ма.(7; θ= 50,70
)

44. Световые кванты
44.1 Найти энергию фотона 1) красного (=0,7мкм); 2)зеленого (=0,55мкм);
3)фиолетового (=0,4мкм); 4)инфракрасного (=10мкм) излучения.(2,8310-19 Дж;
3,610-19 Дж; 4,9510-19 Дж; 0,210-19 Дж)
44.2 Какая длина волны соответствует фотону, масса которого 10-3
а.е.м.(1,33 пм)
44.3 Энергия фотона 1 МэВ. Определить импульс фотона.(5,3310-22
кгм/с)
44.4 Определите длину волны, массу и импульс фотона с энергией 0,1 МэВ.
Сравните массу этого фотона с массой электрона.(λ = 12,5 пм; m = 1,8·10-31 кг; р =
5,3·10-23 кг·м/с)
44.5 Определите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу элек-
трона, имеющего скорость 104
км/с(73 пм)
44.6 Каков абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с энергией
фотона E = 3 эВ имеет длину волны  = 0,3 мкм?(1,38)
44.7 Во сколько раз масса фотона, соответствующего инфракрасному излучению
с длиной волны λ = 800 нм, меньше массы фотона, соответствующего ультра-
фиолетовому излучению с частотой  = 1015 Гц?(в 2,7 раза)
44.8 Фотоэлемент облучается светом с длиной волны 0,6 мкм. За некоторое время
фотоэлемент поглотил энергию 10-5 Дж. Найдите число поглощенных фото-
нов.(3·1013)
97
44.9 Средняя длина волны излучения лампочки накаливания составляет 0,6 мкм.
Сколько фотонов в минуту излучает стоваттная лампочка?(1,8·1022)
44.10 Рубиновый лазер излучает в импульсе N = 21019 световых квантов с длиной
волны  = 6,6810-7 м. Чему равна средняя мощность вспышки лазера, если ее
длительность  = 210-3
с?(3 кВт)
44.11 Считая, что мощность лампы рассеивается во все стороны в виде излучения
и что средняя длина волны 0,5 мкм, найти число фотонов, которые падают за 1 с
на 1 см2
зеркальной площадки, поставленной перпендикулярно к лучам на рас-
стоянии 50 см от лампочки и давление оказываемое на эту площадку. Мощность
лампы 25 Вт.(21015; 53 нПа)
44.12 На зачерненную поверхность площадью S = 0,6 м2
падает в перпендикуляр-
ном направлении 1025 фотонов в секунду. Найдите давление света на поверх-
ность, если его частота 5·1014 1/с.(18,4 мПа)
44.13 Электрическая лампа прожектора, образующего световой луч диаметром
50,5 см, имеет мощность 600 Вт. Луч прожектора падает нормально на поверх-
ность тела с коэффициентом отражения 0,6. Вычислите давление света.(16 мкПа)
44.14 С поверхности Солнца ежесекундно излучается энергия ΔЕ = 3,8·1026 Дж.
Через сколько лет масса Солнца уменьшится на один процент? Сколько фотонов
излучает Солнце в одну секунду, если средняя длина волны излучения 0,5 мкм?
Сколько фотонов падает ежесекундно на площадку в 1 м2
, установленную на
Земле перпендикулярно солнечным лучам? Какое давление они оказывают, если
площадка зачернена?(1,5·1011 лет; 9,6·1044; 3,4·1021
; 45 мкПа)
44.15 Рентгеновская трубка, работающая под напряжением U = 66 кВ при силе
тока I = 15 mА, излучает ежесекундно 1016 фотонов. Считая длину волны излуче-
ния равной 0,1 нм, определите КПД установки.(2%)
45. Фотоэффект
45.1 Изобразить на одном рисунке зависимость максимальной скорости электро-
нов от частоты падающего на поверхность металла света при фотоэффекте для
двух металлов с разной работой выхода.
45.2 Чему равна работа выхода электронов из металла, если фотоэффект для него
начинается при частоте падающего света  = 3·1014 Гц?(1,24 эВ)
45.3 На поверхность серебряной пластинки падают ультрафиолетовые лучи (λ =
0,3 мкм). Работа выхода электронов из серебра 4,7 эВ. Будет ли иметь место фо-
тоэффект?(не будет)
45.4 Наибольшая длина волны света, при которой может наблюдаться фотоэф-
фект для калия, равна 6,6·10-7 м. Найдите работу выхода электронов из ка-
лия.(3·10-19 Дж)
45.5 На поверхность лития падают лучи с длиной волны 250 нм. Определите мак-
симальную скорость фотоэлектронов, если работа выхода из лития равна 2,3
эВ.(965 км/с)
45.6 Фотон с длиной волны 0,23 мкм вырывает с поверхности натрия фотоэлек-
троны, максимальная кинетическая энергия которых равна 3 эВ. Определите ра-
боту выхода и красную границу фотоэффекта.(2,38 эВ; 0,52 мкм)
98
45.7 Найдите работу выхода электронов из металла, если при фотоэффекте на ме-
талл падает излучение с частотой 1015 Гц, а энергия вылетающего электрона
3,4·10-19 Дж. Ответ дайте в электронвольтах.(2 эВ)
45.8 Найдите работу выхода и красную границу фотоэффекта для некоторого ме-
талла, если при облучении этого металла светом с длиной волны 275 нм макси-
мальная скорость фотоэлектронов равна 9,1·105 м/с.(2,15 эВ; 0,58 мкм)
45.9 Какой энергией обладают электроны, вырванные из цезия при облучении его
светом с длиной волны 0,5 мкм, если при облучении светом с длиной волны 0,62
мкм энергия электронов равна 0,3 эВ?(0,78 эВ)
45.10 При освещении металла монохроматическим светом с длиной волны λ1 =
400 нм фотоэлектроны приобрели скорость V1 = 8,2·105 м/с, а при освещении это-
го же металла монохроматическим светом с длиной волны λ2 = 600 нм наиболь-
шая скорость оказалась равной V2 = 5,55·105 м/с. По этим данным определите
значение постоянной Планка.
45.11 В процессе фотоэффекта электроны, вырываемые с поверхности металла
излучением частотой 1 = 2·1015 Гц, полностью задерживаются тормозящим по-
лем при разности потенциалов U1 = 7,0 В, а при частоте 2 = 4·1015 Гц – при раз-
но-сти потенциалов U2 = 15,25 В. По этим данным вычислите постоянную План-
ка.
45.12 Какая доля энергии фотонов расходуется на работу выхода электрона, если
красная граница фотоэффекта составляет 0,3 мкм, а кинетическая энергия фото-
электронов 1 эВ?(80%)
45.13 Фотоэлемент освещается световыми квантами с энергией 7,5 эВ. Работа вы-
хода из металла катода равна 4 эВ. Какое наименьшее задерживающее напряже-
ние нужно приложить к фотоэлементу, чтобы ток прекратился?(3,5 В)
45.14 При фотоэффекте с поверхности платины величина задерживающего на-
пряжения оказалась равной 0,8 В. Вычислите длину волну используемого света.
Работа выхода электронов из платины равна 5,3 эВ. Ответ дать в нм.(203 нм)
45.15 При увеличении частоты падающего на металл света в 2 раза задерживаю-
щее напряжение для фотоэлектронов увеличивается в 5 раз. Частота первона-
чально падающего света  = 5·1014 Гц. Определите длину волны (в нм) света, со-
ответствующего красной границе для этого металла.(800 нм)
45.16 Алюминиевый шарик облучается светом с длиной волны 0,25 мкм. До како-
го максимального потенциала зарядится шарик в результате потерь фотоэлектро-
нов? Работа выхода из алюминия равна 3,74 эВ.(1,21 В)
45.17 Шар радиусом 1 см, несущий заряд 111 пКл, облучается светом длиной вол-
ны 331 нм. Определите на какое расстояние от поверхности шара удалится элек-
трон, если работа выхода из металла, из которого изготовлен шар, равна 2·10-19
Дж.(0,25 мм)
45.18 Одна из пластин плоского незаряженного конденсатора освещается ультра-
фиолетовыми лучами с длиной волны λ = 100 нм, причем выбитые электроны па-
дают на вторую пластину. Работа выхода электронов из металла, из которого из-
готовлены пластины конденсатора, равна 1,5·10-18 Дж, площадь платин 100 см2
,
расстояние между пластинами d = 3 мм. Определите максимальный заряд конден-
сатора.(8,85·10-11 Кл)

46. Боровская теория
46.1 При переходе электрона в атоме с одной стационарной орбиты на другую из-
лучается фотон с длиной волны λ = 6·10-7 м. Какую энергию теряет при этом
атом?:(3,3·10-19 Дж.)
46.2 Электрон в невозбужденном атоме водорода получил энергию, равную 12,2
эВ. Свет какой длины волны будет излучен атомом при возвращении его в исход-
ное состояние?(λ = 10-7 м)
46.3 Найти в рамках боровской теории атома водорода возможные значения ра-
диусов стационарных орбит электрона в атоме.(rn = 5,3·10-11
·n
2
(м))
46.4 Вычислите скорости электрона на первых трех орбитах в атоме водоро-
да.(2,2; 1,1; 0,7 (Мм/с))
46.5 Каков период обращения электрона на первой и второй орбитах в атоме во-
дорода?(1,5·10-16 с; 12,3·10-16 с)
46.6 Найдите потенциальную энергию электрического взаимодействия ядра атома
водорода и электрона, находящегося на первой боровской орбите.(-27,2 эВ)
46.7 Вычислите кинетическую энергию, которую может иметь электрон на пер-
вой орбите в атоме водорода.(13,6 эВ)
46.8 Определите возможные значения энергии электрона в атоме водорода. От-
ложите их на оси энергии и проанализируйте полученный результат.( -13,6/n
2
эВ)
46.9 Найдите энергию фотона, излучаемого электроном атома водорода при пере-
ходе со второй орбиты на первую. В какой области спектра лежит это излуче-
ние?(10,2 эВ; в ультрафиолетовой)
46.10 Найдите длины волн фотонов, излучаемых атомом водорода при переходе
электрона на вторую орбиту с третьей, четвертой, пятой и шестой. В какой части
спектра лежат эти волны?(655; 485; 433; 410 (нм); видимого излучения)
100
46.11 Может ли при переходе электрона в атоме водорода с какой-либо вышесто-
ящей орбиты на третью возникнуть видимое излучение?(нет)
46.12 Выведите формулу, по которой можно подсчитать длину волны излучаемо-
го фотона при переходе электрона в атоме водорода из стационарного состояния
с главным квантовым числом k в состояние с главным квантовым числом
n.(
R n k 
2 2
1   1 1
), где R постоянная Ридберга.
46.13 Вычислить наибольшую и наименьшую длины волн для серии Лаймана в
спектре излучения водорода (образуется при переходах электрона на первую ор-
биту). В какой области спектра электромагнитных волн находится эта се-
рия?(121нм; 91 нм)
46.14 Вычислить длины волн света соответствующих границам серии Бальмера в
спектре излучения водорода (образуется при переходах электрона с верхних на
вторую орбиту). В каких областях спектра электромагнитных волн находится эта
серия?(0,36÷0,65 мкм)


Вычислите эту энергию.(1,2 МэВ; поглощается)
48.7 В центре Солнца протекает реакция синтеза
Не 4
2
, в которой из 4-х протонов
образуется ядро гелия. Напишите эту реакцию и найдите ее энергетический вы-
ход.(24,7 МэВ)
48.8 При взрыве водородной бомбы протекает дейтерий-тритиевая реакция синте-
за
 Н Н
3
1
2
1 
, в которой, в частности, образуются нейтроны. Найдите энергию этой
реакции. Сколько по массе нужно взять дейтерия и трития для водородной бомбы
с тротиловым эквивалентом 100 килотонн (тепловой эффект тротила равен
4,1·106 Дж/кг)?(17,6 МэВ; 0,49 кг; 0,73 кг)
48.9 Атомный реактор приводит в действие турбогенератор мощностью 2·108 Вт.
Определите КПД генератора, если в течение суток распадается 0,54 кг
U
235
92
, а при
делении одного ядра этого элемента выделяется энергия равная 3,2·10-11 Дж.(η =
39%)
48.10 При единичном акте деления ядра урана
U
235
92
выделяется энергия 200 МэВ.
За какое время первоначальная загрузка урана в реакторе, равная 10 кг умень-
шится на 2%? Мощность реактора постоянна и равна 1 МВт. Ответ дать в сут-
ках.(190 суток)
49. Закон радиоактивного распада
49.1 Какая часть радиоактивных ядер распадается за время, равное половине пе-
риода полураспада?(29%)
49.2 Имеется десять радиоактивных ядер. Сколько ядер распадется за время рав-
ное двум периодам полураспада?
49.3 Во сколько раз уменьшится число атомов одного из изотопов радона за 1,91
суток, если период полураспада этого изотопа равен 3,82 суток?(в 1,4 раза)
49.4 Период полураспада радия равен 1600 лет. Через какое время число его ато-
мов уменьшится в 4 раза?(3200 лет)
49.5 Определите период полураспада радона (в секундах), если за 1 сутки из N0 =
106
атомов распадается ΔN = 1,75·105
атомов.(3,1·105
с)
49.6 Сколько процентов от начального количества радиоактивного актиния
225Ас
(период полураспада 10 суток) останется через 5 дней, 15 дней?(71%; 35%)
49.7 За один год начальное количество радиоактивного элемента уменьшилось в
три раза. Во сколько раз оно уменьшится за 2 года?(в 9 раз)
49.8 Сколько -частиц испускается в течение суток при распаде 1мкг изотопа
32Р15 (период полураспада фосфора Т = 14,3 суток)?(8,91014)
49.9 За какое время распадается четветрь начального количества ядер радиоак-
тивного элемента, если период его полураспада 24 часа?(10 часов)
49.10 За какое время произойдет распад 2 мг 210Ро84 (Т = 138 суток), если в на-
чальный момент его масса 0,2 г?(2 суток)
49.11 Определите период полураспада радиоактивного полония-210, если 1 г это-
го изотопа образует за год 89,5 см3
гелия при нормальных условиях.(143,5 суток)
49.12 В микрокалориметр с теплоемкостью С = 1000 Дж/К помещено m = 100 мг
изотопа кобальта 61Со. При распаде одного ядра 61Со выделяется энергия 2·10-19
103
Дж. Через время η = 50 мин температура калориметра повысилась на 0,06 К.
Найдите период полураспада изотопа кобальта.(95 мин)
49.13 В закрытый сосуд объемом 10 см3
поместили 1 мг изотопа Ро210 (период по-
лураспада 0,373 года). На сколько повысится давление газа в этом сосуде через
год? Температура в сосуде 20 0С.(0,98 кПа)

50. Специальная теория относительности
50.1 При какой скорости движения релятивистское сокращение длины движуще-
гося тела составит 25%?(1,98·108 м/с)
50.2 Какую скорость должно иметь движущееся тело, чтобы его продольные раз-
меры уменьшились в два раза?(2,6·108 м/с)
50.3 Во сколько раз увеличивается продолжительность жизни нестабильной час-
тицы (по часам неподвижного наблюдателя), если она начинает двигаться со ско-
ростью, составляющей 99% скорости света?(в 7,1 раза)
50.4 Фотонная ракета движется относительно земли со скоростью V = 0,6с. Во
сколько раз замедляется ход временив ракете с точки зрения земного наблюдате-
ля?(в 1,25 раза)
50.5 Покажите, что релятивистское правило сложения скоростей при малых ско-
ростях движения переходит в классическое.
104
50.6 Ион, движущийся в ускорителе со скоростью 0,8с, испустил фотон в направ-
лении своего движения. Определите скорость движения фотона относительно ус-
корителя?(с)
50.7 В линейном ускорителе движутся навстречу друг другу две частицы со ско-
ростями 0,9с относительно ускорителя. Определите относительную скорость
сближения частиц с точки зрения наблюдателя, движущегося вместе с одной из
частиц.(0,9945с)
50.8 Во сколько раз увеличится масса частицы, если ее скорость составит 80% от
скорости света?(1,67)
50.9 При какой скорости масса движущегося электрона вдвое больше его массы
покоя?(2,6·108 м/с)
50.10 На сколько увеличится масса α – частицы при ускорении ее от начальной
скорости, равной нулю до скорости равной 0,9 скорости света?(8,6·10-27 кг)
50.11 Постройте графики изменения импульса электрона в зависимости от скоро-
сти в рамках классической и релятивистской механики.
50.12 Какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы
его скорость составила 95% скорости света?(1,1 МВ)
50.13 Найдите скорость мезона, если его полная энергия в 10 раз больше энергии
покоя.(2,985·108 м/с)
50.14 Электрон движется со скоростью V = 0,6с. Определите релятивистский им-
пульс электрона.(2·10-22
кгм/с)
50.15 Какую долю скорости света должна составлять скорость частицы, чтобы ее
кинетическая энергия была равна ее энергии покоя?(0,866)
50.16 Электроны, вылетающие из циклотрона, обладают кинетической энергией
0,67 МэВ. Какую долю скорости света составляет скорость этих электронов?(0,9)
50.17 Масса движущегося электрона вдвое больше его массы покоя. Найдите ки-
нетическую энергию этого электрона.(8,2·10-14 Дж)
50.18 Найдите потерю массы, проходящую при образовании 1 кмоля воды, если
реакция образования воды такова: 2Н2 + О2 = 2Н2О + 80,6·10-20 Дж.(2,7·10-9
кг)
50.19 Солнце излучает ежеминутно энергию равную 6,5·1021 кВт·ч. Считая излу-
чение Солнца постоянным, найдите за какое время его масса уменьшится в два
раза.(7·1012 лет)
50.20 На сколько увеличится масса одного килограмма воды при нагревании ее на
100
?(4,7·10-13 кг)

 

 


Категория: Физика | Добавил: Админ (22.05.2016)
Просмотров: | Теги: Кочкин | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar