Тема №5304 Ответы к задачам по физике оптические явления
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике оптические явления из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике оптические явления, 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.

Ответы в самом низу встроенного документа

1г.1. Фотоны
1г.1.1. Найдите энергию фотона света: а) расных лучей
с частотой ν1 = 4,17 · 1015 Гц; б) рентгеновсих лучей с частотой
ν2 = 1017 Гц; в) γ-лучей с частотой ν3 = 2,4 · 1021 Гц.
1г.1.2. Определите частоту фотона, энергия оторого Eф =
= 3,2 · 1019 Дж.
1г.1.3. Во сольо раз энергия фотона расных лучей (λ =
= 0,76 мм) меньше энергии фотона фиолетовых лучей (λф =
= 0,40 мм)?
 1г.1.4. Определите массу, импульс и энергию фотона с длиной
волны λ = 5 · 10–7 м.
1г.1.5. Протон движется со соростью v = 105 м/с. Определите
длину волны фотона, энергия оторого равна энергии данного протона.
3г0
 1г.1.6. С аой соростью v должен двигаться элетрон, чтобы
его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны λ = 520 нм?
1г.1.7. Определите длину волны света, ванты оторого имеют
таую же энергию, оторую приобретает элетрон, проходя усо-
ряющую разность потенциалов ∆ϕ = 3 В.
1г.1.г. Энергия фотона равна инетичесой энергии элетро-
на, имевшего начальную сорость v0 = 105 м/с и усоренного раз-
ностью потенциалов ∆ϕ = г В. Определите длину волны фотона.
1г.1.9. Во сольо раз энергия фотона с длиной волны λ =
= 4 · 107 м больше средней энергии атома одноатомного газа при
температуре T = 300 К?
1г.1.10. При аой температуре средняя инетичесая энер-
гия молеулы идеального одноатомного газа равна энергии фотона,
соответствующего излучению с длиной волны λ = г00 нм?
1г.1.11. Найдите частоту фотона, импульс оторого равен им-
пульсу молеулы водорода при температуре t = 127 °C. Сорость
молеулы считать равной средневадратичной сорости.
1г.1.12. Найдите абсолютный поазатель преломления среды,
в оторой свет с энергией фотона Eф = 3,2 эВ имеет длину волны
λ = 2,76 · 10–7 м.
1г.1.13. Пото фотонов падает из вауума на оптичеси проз-
рачное вещество с поазателем преломления n = 1,г для данной
длины волны. Определите импульс падающего фотона, если его
длина волны в веществе λ = 7 · 10–7 м.
 1г.1.14. Монохроматичесий пучо фотонов переносит через
площаду S = 2 см2 за время t = 0,5 мин импульс p = 3 · 10–9 г · м/с.
Найдите для этого пуча энергию E, падающую на единицу площа-
ди за единицу времени.
1г.1.15. Монохроматичесий источни излучает свет с длиной
волны λ = 331 нм. Сольо фотонов содержится в порции энергии
E = 6 · 10–9 Дж?
1г.1.16. Свет распространяется в воде. Каому числу фотонов
с длиной волны λ = 0,5 мм соответствует энергия E = 1 Дж?
1г.1.17. Определите мощность источниа света, если за время
t = 1 мин он испустил N = 2 · 1021 фотонов с длиной волны λ = 500 нм.
1г.1.1г. Источни мощностью P = 100 Вт исп усает n = 5 · 1020
фотонов за одну сеунду. Найдите среднюю длину волны излучения.
1г.1.19. Рубиновый лазер непрерывного действия дает моно-
хроматичесое излучение с длиной волны λ = 694 нм. Определите
онцентрацию фотонов в пуче, если мощность лазера P = 2 Вт,
а площадь сечения пуча S = 0,1 мм2.
1г.1.20. Сольо фотонов излучает тело за одну минуту, если
мощность монохроматичесого излучения P = 10–12 Вт? Длина вол-
ны λ = 500 нм.
3г1
1г.1.21. Чувствительность сетчати глаза  расному свету
с длиной волны λ = 500 нм составляет P = 20,г · 10–1г Вт. Сольо
фотонов ежесеундно должно падать на сетчату глаза, чтобы свет
был воспринят?
1г.1.22. Монохроматичесий излучатель волн мощностью P =
= 2 · 10–10 Вт помещен в воду. Найдите оличество вантов, излу-
чаемых им в течение времени t = 2 мин, если им соответствует дли-
на волны в воде λ = 5 · 10–7 м.
1г.1.23. Источни мощностью P = 100 Вт испусает свет с дли-
ной волны λ = 579,1 нм. Каое оличество фотонов испусается
в единицу времени, если η = 50% мощности источниа идет на из-
лучение?
1г.1.24. Рентгеновсая труба, работающая при напряжении
U = 50 В и потребляющая то I = 1 мА, излучает в сеунду n =
= 2 · 1013 фотонов со средней длиной волны λ = 100 нм. Определите
оэффициент полезного действия труби.
 1г.1.25. Ртутная дуга имеет мощность P = 125 Вт. Каое число
фотонов испусается в единицу времени в излучении с длинами
волн λ, равными 612,1; 579,1; 546,1; 404,7; 365,5; 253,7 нм? Ин-
тенсивности этих линий составляют соответственно 2; 4; 4; 2,9; 2,5;
4% интенсивности ртутной дуги. Считать, что г0% мощности дуги
идет на излучение.
 1г.1.26. Мощность элетричесой лампы P = 60 Вт. Лампа ис-
пусает n = 1019 фотонов в сеунду. На излучение лампы затрачи-
вается η = 7% ее мощности. Найдите длину волны излучения, соот-
ветствующей средней энергии фотона. Оцените, насольо умень-
шится масса нити нааливания за один час работы.
1г.1.27. На аплю воды массой m = 0,4 г ежесеундно падает
n = 2,4 · 101г фотонов, оторым соответствует длина волны λ = 5,5 ×
× 10–7 м. На сольо градусов нагреется апля за время t = 30 с?
1г.1.2г. Каплю воды объемом V = 0,4 мл нагревают монохро-
матичесим светом с длиной волны λ = 0,5 мм. Ежесеундно вода
поглощает n = 101г фотонов. За аое время вода нагреется на ∆T =
= 10 К? Считать, что вся полученная энергия идет на нагревание
воды.
1г.1.29. Точечный источни монохроматичесого света с дли-
ной волны λ имеет мощность P. Определите оличество фотонов,
проходящих за одну сеунду через единичную поверхность на сфе-
ре радиусом R, в центре оторой находится источни.
1г.1.30. Лампоча арманного фонаря потребляет мощность
P = 1 Вт. Считая, что эта мощность рассеивается во всех направле-
ниях в виде излучения с длиной волны λ = 1 мм, определите число
фотонов, попадающих в течение времени t = 10 с на площаду пло-
щадью S = 1 мм2, расположенную перпендиулярно лучам на рас-
стоянии l = 10 м.
3г2
1г.1.31. Луч лазера имеет вид онуса с углом раствора α = 2 ×
× 10–4 рад. Мощность излучения P = 3,5 МВт, длина волны λ =
= 540 нм. На аом масимальном расстоянии наблюдатель может
увидеть этот луч, если глаз способен «регистрировать» не менее n =
= 100 фотонов в сеунду? Диаметр зрача считать равным d = 0,4 см.

1г.2. Давление света
1г.2.1. Фотон с энергией E = 4 эВ падает нормально на поверх-
ность плосого зерала и отражается им. Найдите изменение им-
пульса фотона и импульс, получаемый зералом.
1г.2.2. Фотон с длиной волны λ = 300 нм падает под углом
α = 30° на зерало и отражается от него. Определите импульс, ото-
рый фотон передаст зералу.
1г.2.3. Луч лазера мощностью P = 50 Вт падает нормально на
зеральную поверхность. Определите силу давления луча на по-
верхность.
1г.2.4. Лазер непрерывного действия создает монохроматичесое
излучение. Мощность лазера P = 2 Вт. Определите давление света на
пластину площадью S = 1 см2, расположенную перпендиулярно лу-
чу, если поверхность пластини полностью поглощает излучение.
1г.2.5. Параллельный пучо вантов с частотой ν = 1014 с–1 па-
дает под углом α = 30° на поверхность стени. Определите давление
света на стену, если через единицу поперечного сечения пуча за
сеунду проходит N0 = 1015 вантов и стена полностью поглощает
излучение.
1г.2.6. Параллельный пучо света с интенсивностью J =
= 0,2 Вт/см2 падает под углом α = 60° на плосое зерало с оэффи-
циентом отражения ρ = 0,9. Определите давление света на поверх-
ность зерала.
1г.2.7. Монохроматичесий пучо света с длиной волны λ =
= 660 нм падает нормально на поверхность с оэффициентом отра-
жения ρ = 0,г. Определите оличество фотонов, ежесеундно по-
глощаемых S = 1 см2 поверхности, если давление света на поверх-
ность p = 1 мПа.
1г.2.г. Луч лазера мощностью P = 90 Вт падает нормально на
пластину, оторая отражает k = 60% и пропусает n = 20% энер-
гии излучения. Остальная энергия поглощается пластиной. Опре-
делите давление луча лазера на эту пластину.
1г.2.9. Определите давление света на стени элетричесой
лампы мощностью P = 60 Вт. Колба лампы представляет собой сфе-
ричесий сосуд радиусом R = 5 см, стени оторого отражают k =
= 9% падающего на них света. Считать, что вся потребляемая мощ-
ность лампы идет на излучение.
3г3
1г.2.10. Импульс света с энергией E = 10 Дж в виде узого па-
раллельного монохроматичесого пуча фотонов падает на пластину
под углом α = 60°. При этом k = 30% фотонов поглощаются пласти-
ной, а остальные отражаются. С аой силой импульс света действует
на пластину, если длительность его воздействия ∆t = 5 · 10–12 с?
1г.2.11. Давление света от точечного источниа света на зер-
альную площаду радиусом r, расположенную на расстоянии
R = 2 м от него и под углом α = 30°  лучам, равно p = 5 · 10–7 Па.
Определите мощность источниа.
1г.2.12. Рентгеновсая труба излучает монохроматичесий
пучо параллельных лучей с длиной волны λ = 10–10 м. Концент-
рация фотонов в пуче n = 109 м–3. Угол падения лучей на площад-
у α = 30°, при этом ρ = 20% фотонов отражается, а остальная
часть поглощается. Найдите давление излучения на площаду.
1г.2.13. Спутни в форме шара движется воруг Земли на та-
ой высоте, что поглощением солнечного света атмосферой можно
пренебречь. Диаметр спутниа d = 40 м. Оцените силу давления
солнечного света на спутни, если солнечная постоянная C =
= 1,4 Дж/(м2 · с). (Это энергия, излучаемая с 1 м2 поверхности
Солнца в 1 с.) Считать, что поверхность спутниа полностью отра-
жает свет.
1г.2.14. На небольшое тело массой m = 15 мг, подвешенное на
невесомой нерастяжимой нити длиной l = 40 см, падает оротий
импульс света с энергией E = 90 Дж. Найдите угол, оторый соста-
вит нить с вертиалью, если свет распространяется горизонтально,
а тело поглощает все излучение, падающее на его поверхность.
1г.2.15. В научной фантастие описываются осмичесие ях-
ты с солнечным парусом, движущиеся под действием давления сол-
нечных лучей. Через аое время яхта массой 1 т приобрела бы
сорость 50 м/с, если площадь паруса 1000 м2, а среднее давление
солнечных лучей 10 мПа? Каой путь прошла бы яхта за это вре-
мя? Начальную сорость яхты относительно Солнца считать рав-
ной нулю.
1г.3. Фотоэффет
1г.3.1. При аой минимальной энергии вантов произойдет
фотоэффет на циновой пластине?
1г.3.2. В работе А. Г. Столетова «Атинно-элетричесие ис-
следования» (1ггг г.) впервые были установлены заоны фотоэф-
фета. Один из результатов его опыта был сформулирован та:
«Разряжающим действием обладают лучи самой высоой преломля-
емости с длиной волны не менее 295 нм». Найдите работу выхода Aвых
элетрона из металла, с оторым работал Столетов.
3г4
1г.3.3. Красная граница фотоэффета для неоторого металла
λ0 = 295 нм. Чему равна масса фотона, вызывающего фотоэффет в
этом металле?
1г.3.4. Будет ли наблюдаться фотоэффет, если пластину из
цина освещать светом с длиной волны: а) λ = 10 · 10–7 м; б) λ =
= 3,32 · 10–7 м; в) λ = 2 · 10–7 м?
1г.3.5. Светом аой частоты требуется облучить поверхность
вольфрамовой пластини, чтобы масимальная сорость фото-
элетронов была v = 3000 м/с?
1г.3.6. Каую масимальную инетичесую энергию имеют
элетроны, вырванные из осида бария, при облучении светом с
частотой 1 ПГц?
1г.3.7. Фотон с длиной волны λ = 0,2 мм вырывает с поверх-
ности натрия фотоэлетроны с инетичесой энергией E = 2 эВ. Оп -
ределите работу выхода элетрона из натрия и расную границу
фотоэффета.
1г.3.г. Найдите расную границу фотоэффета для цезия,
если при облучении его поверхности светом с длиной волны λ =
= 400 нм масимальная сорость фотоэлетронов v = 6,5 · 105 м/с.
1г.3.9. Фотоны света, оторыми облучается поверхность палла-
дия, имеют импульс p = 5,7 · 10–27 г · м/с. Найдите масимальную
сорость фотоэлетронов. Работа выхода для палладия A = 5 эВ.
1г.3.10. Фотон с имп ульсом p = 2,67 · 10–27 г · м/с выбивает
элетрон из металла, работа выхода оторого равна A = 2 эВ. Во соль-
о раз импульс вылетевшего элетрона больше импульса фотона?
1г.3.11. Насольо изменится масимальная инетичесая
энергия фотоэлетронов, если освещение фотоэлемента светом с
длиной волны λ1 = 330 нм заменить освещением светом с длиной
волны λ2 = 165 нм?
1г.3.12. Если поочередно освещать поверхность металла излу-
чением с длинами волн λ1 = 150 нм и λ2 = 500 нм, то масимальные
сорости фотоэлетронов будут отличаться в n = 3 раза. Определите
работу выхода элетрона из этого металла.
1г.3.13. Для неоторого металла расная граница фотоэффе-
та в k = 1,3 раза больше длины волны падающего излучения. Опре-
делите работу выхода элетрона из данного металла, если маси-
мальная сорость фотоэлетронов v = 4 · 105 м/с.
 1г.3.14. При фотоэффете с платиновой поверхности элетрода
падающие элетроны полностью задерживаются разностью потен-
циалов U = 0,г В. Найдите длину волны λ падающего излучения и
предельную длину волны λ0, при оторой еще возможен фотоэффет.
1г.3.15. Калиевый фотоэлемент сначала освещают светом с
длиной волны λ1 = 124 нм, а затем — светом с длиной волны λ2 =
3г5
= 414 нм. Чему равно отношение задерживающих разностей потен-
циалов в этих двух случаях?
1г.3.16. Катод фотоэлемента освещают монохроматичесим
светом с длиной волны λ. При отрицательном потенциале на аноде
ϕ1 = 1,6 В то в цепи преращается. При изменении длины волны
света в полтора раза для преращения тоа потребовалось подать
на анод отрицательный потенциал ϕ2 = 3 В. Определите работу вы-
хода элетрона из материала атода.
1г.3.17. При длине волны λ = 600 нм фотото в вауумном фото-
элементе преращается, если между атодом и анодом подать задер-
живающую разность потенциалов Uз. При увеличении длины волны
на η = 25% задерживающая разность потенциалов уменьшается на
∆U = 0,41 В. По этим данным определите постоянную Плана.
 1г.3.1г. Найдите постоянную Плана h, если известно, что
элетроны, вырываемые из металла светом с частотой ν1 = 2,2 ×
× 1015 Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов U1 =
= 6,6 В, а вырываемые светом с частотой ν2 = 4,6 · 1015 Гц — разно-
стью потенциалов U2 = 16,5 В.
1г.3.19. При исследовании фотоэффета обнаружили, что фо-
тото преращается, если на пути света поставить стело, пропус-
ающее лучи с длиной волны λ1 l 500 нм, или при освещении све-
том с длиной волны λ2 < λ1 создать задерживающую разность по-
тенциалов U2 = 2 В. По этим данным определите длину волны λ2 и
соответствующую ей сорость фотоэлетронов.
1г.3.20. Сила тоа насыщения, протеающего через вауум-
ный фотоэлемент при его освещении, Iн = 4,г · 10–10 А. Определите
число элетронов, испусаемых атодом фотоэлемента в одну сеун-
ду, и полный заряд, проходящий через фотоэлемент за одну минуту.
1г.3.21. На атод фотоэлемента падает световой пото мощно-
стью P = 30 мВт. На аждые n = 12 вантов света, упавших на а-
тод, в среднем приходится один выбитый фотоэлетрон. Определи-
те силу тоа насыщения фотоэлемента. Частота падающего света
ν = 2 · 1015 Гц.
1г.3.22. При освещении фотоэле-
мента светом с длиной волны
λ = 1г0 нм получили вольт-амперную
харатеристиу, представленную на
рисуне 1г.3.1. Пользуясь данной
вольт-амперной харатеристиой, оп-
ределите: а) работу выхода элетрона
из фотоатода; б) число элетронов,
выбиваемых из фотоатода в единицу
времени. Рис. 1г.3.1
3г6
1г.3.23. Если освещать медный шари радиусом r = 0,5 см све-
том с длиной волны, вдвое меньшей расной границы фотоэффета,
то шар заряжается. Каой заряд приобретает шар?
1г.3.24. Уединенный железный шари облучают светом с дли-
ной волны λ = 200 нм. До аого масимального потенциала заря-
дится шари, теряя фотоэлетроны? Работа выхода элетрона из
железа A = 4,36 эВ.
1г.3.25. Уединенную металличесую сферу радиусом R = 1 см
облучают светом, и она испусает фотоэлетроны. Сольо элет-
ронов она может испустить, если фотоэффет преращается при
возниновении вблизи поверхности сферы элетричесого поля на-
пряженностью E = 40 В/м? Полем фотоэлетронов пренебречь.
1г.3.26. Вауумный фотоэлемент (рис. 1г.3.2) является источни-
ом тоа. Чему равна ЭДС этого источниа (т. е. разность потенциалов
на леммах разомнутого источниа), если на фотоэлемент падает свет
с частотой ν? Работа выхода элетрона из материала атода равна A.
1г.3.27. При освещении вауумного фотоэлемента (отлючен-
ного от элетричесой цепи) желтым светом длиной волны λ1 =
= 600 нм он заряжается до разности потенциалов ∆ϕ1 = 1,2 В.
До аой разности потенциалов зарядится этот фотоэлемент при ос-
вещении его фиолетовым светом с длиной волны λ2 = 400 нм?
1г.3.2г. В фотоэлементе (рис. 1г.3.3) атод, изготовленный из
материала с работой выхода A = 6 · 10–19 Дж, облучают светом с
длиной волны λ = 2 · 10–7 м. Чтобы избавиться от объемного заря-
да, между сетой С и атодом создана усоряющая разность потен-
циалов ∆ϕ1 = 2 В. Чему должна быть равна разность потенциалов
между сетой С и анодом, чтобы фотото прератился?
 1г.3.29. Вауумный фотоэлемент состоит из центрального а-
тода (вольфрамового шариа) и анода (внутренней поверхности по-
серебренной изнутри олбы). Контатная разность потенциалов
между элетродами U0 = 0,6 В усоряет вылетающие элетроны.
Фотоэлемент освещают светом с длиной волны λ = 230 нм. Каую
задерживающую разность потенциалов U надо приложить между
элетродами, чтобы фотото прератился? Каая сорость v будет
Анод Катод
Рис. 1г.3.2
Анод Катод
Ñ
Рис. 1г.3.3
3г7
у элетронов, огда они долетят до анода, если не приладывать
между атодом и анодом разности потенциалов?
1г.3.30. Фотоны с энергией E = 4,9 эВ выбивают элетроны из
металла, работа выхода элетрона из оторого A = 4,5 эВ. Опреде-
лите масимальный импульс, передаваемый поверхности металла
аждым вылетевшим элетроном.
1г.3.31. Плосую алюминиевую пластину освещают ультрафио-
летовыми лучами с длиной волны λ = г3 нм. На аое масимальное
расстояние от поверхности пластини может удалиться фотоэлетрон,
если вне пластини создано перпендиулярное ей задерживающее од-
нородное элетричесое поле напряженностью E = 7,5 В/см? Красная
граница фотоэффета для алюминия λ0 = 332 нм.
1г.3.32. Плосую серебряную пластину освещают светом с дли-
ной волны λ = 200 нм. Выбиваемые светом фотоэлетроны попада-
ют в однородное тормозящее элетричесое поле, линии напряжен-
ности оторого перпендиулярны поверхности пластини. На рас-
стоянии l = 1 мм от поверхности пластини масимальный импульс
выбитых элетронов, вылетающих перпендиулярно поверхности
пластини, pmax = 5 · 10–25 г · м/с. Найдите напряженность тормо-
зящего поля, если работа выхода элетрона из серебра A = 4,74 эВ.
1г.3.33. Плосую пластину из алия освещают светом с дли-
ной волны λ = 400 нм. Вблизи поверхности пластини создано од-
нородное элетричесое поле напряженностью E = 50 В/м. Поле
перпендиулярно пластине и направлено  ней. Спустя аое вре-
мя после вылета из пластини фотоэлетрон потеряет треть своей
начальной сорости? Считать, что элетрон вылетает с масималь-
ной соростью перпендиулярно поверхности пластини. Красная
граница фотоэффета для алия λ0 = 577 нм.
1г.3.34. Незаряженный плосий онденсатор с пластинами
площадью S = 6 · 10–4 м2 аждая и расстоянием между ними d =
= 10 мм помещен в вауум. Внутреннюю поверхность одной из
пластин равномерно освещают светом с длиной волны λ = 200 нм.
Вылетающие фотоэлетроны попадают на другую пластину. Оцени-
те, через аое время после начала освещения фотото между плас-
тинами прератится, если в среднем за время t = 1 с вылетает n = 105
элетронов. Работа выхода элетрона из вещества пластины A = 3 эВ.

18.4. Эффет Комптона
18.4.1. Насольо изменяется длина волны рент8еновсих лучей
при омптоновсом рассеянии под у8лом 60°? (Длина волны Комптона
λК = 2,4263 · 10–12 м.)
18.4.2. При облучении 8рафита рент8еновсими лучами длина
волны излучения, рассеянно8о п од у8лом 45°, оазалась равной λ′ =
= 10,7 пм. Чему равна длина волны падающих лучей?
388
18.4.3. Длина волны рент8еновсих лучей после омптоновсо-
8о рассеяния увеличилась на ∆λ = 3,62 пм. Найдите у8ол рассеяния.
18.4.4. Длина волны рент8еновсих лучей после омптонов-
со8о рассеяния увеличилась с λ1 = 2 нм до λ2 = 2,4 п м. Найдите
энер8ию элетронов отдачи.
18.4.5. Рент8еновсие лучи с длиной волны λ = 5 пм рассеива-
ются под у8лом θ1 = 30°, а элетроны отдачи движутся под у8лом
θ2 = 60°  направлению падающих лучей. Найдите: а) импульс элет-
ронов отдачи; б) импульс фотонов рассеянных лучей.
 18.4.6. Фотон с энер8ией E = 0,75 МэВ рассеялся на свободном
элетроне под у8лом θ = 60°. Принимая, что до соударения с фото-
ном сорость элетрона была мала, определите: а) энер8ию рассеян-
но8о фотона; б) инетичесую энер8ию элетрона после соударения
с фотоном; в) направление движения элетрона.

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (29.01.2016)
Просмотров: | Теги: явления | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar