Тема №5104 Решение задач по физике квантово-оптические явления
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Решение задач по физике квантово-оптические явления из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Решение задач по физике квантово-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

19.1.    Найти массу фотона, энергию фотона и импульс фотона для:
а)красных лучей с длиной волны = 7200 А; б) рентгеновских лучей с длиной волны Х2 = 25 А; в) у-лучей с длиной волны Х3 = 1,24 • 10_3 А.
19.2.    Энергия фотона £ф = 4,1375 эВ. Найти длину волны, которая ему соответствует.
19.3.    Определить энергию фотона, которому соответствует длина волны X = 6 • 10^7 м.
19.4.    Определить импульс фотона с энергией Е = 1,2 * 10-18 Дж.
19.5.    Масса фотона т = 1,65 5 * 10 35 кг. Какова соответствующая ему длина волны?
19.6.    Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения с длиной волны = 1 А больше энергии фотона видимого света с длиной волны Х2 = 0,4 мкм?
19.7.    Во сколько раз отличаются энергии фотонов, которым соответ-ствуют частоты = 5 • 1015Гц и v2 = 1,5 *1016Гн?
19.8.    Импульсы фотонов рх = 4 *10“22кг *м/с и р2 = 10~21 кг * м/с. Во сколько раз отличаются соответствующие им длины волн?
19.9.    Найти импульс фотона, энергия которого равна энергии покоя электрона.
19.10.    Определить ускоряющую разность потенциалов, которую должен пройти электрон, чтобы его энергия была равна энергии фотона, которому соответствует длина волны X = 1,24 пм.
19.11.    С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, которому соответствует длина волны X = 600 нм?
19.12.    Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре t = 20 °С. Скорость молекулы равна среднеквадратичной скорости.
19.13.    Какова длина волны фотона, энергия которого равна средней кинетической энергии молекулы идеального одноатомного газа при тем-пературе Т = 3000 к? 
19.14.    Найти абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с энергией фотона £ = 4,4 * 10'19 Дж имеет длину волны X = 3 * 10~5 см.
19.15.    Поток фотонов падает из вакуума на оптически прозрачное вещество с показателем преломления п для данной длины волны. Определить импульс падающего фотона, если его длина волны в веществе равна X.
19.16°. Фотон, которому соответствует длина волны X = Ю~10м, претерпевает упругий центральный удар с первоначально покоившимся электроном и рассеивается назад. Какую скорость приобретает электрон?
19.17*. Фотон, импульс которого р сталкивается с покоящимся электроном и отлетает под углом © = 90° к первоначальному направлению своего движения. Найти импульс р' фотона после столкновения. Считать скорость электрона v « с.
19.18*. Фотон с энергией £ф = 6 кэВ сталкивается с покоящимся электроном. Найти кинетическую энергию Ек, полученную электроном, если в результате столкновения длина волны фотона изменилась на г\ = 20% . Приобретенную электроном скорость считать v « с.
19.19*. В результате столкновения фотона и протона, летевших по взаимно перпендикулярным направлениям, протон остановился, а длина волны фотона изменилась на г[ = 1% . Чему был равен импульс фотона? Скорость протона считать v « с.
19.20.    Сколько квантов энергии (фотонов) с частотой v = 997 ГГц со-держится в импульсе излучения с энергией Е = 6,6 • 10~18 Дж?
19.21.    Сколько фотонов с длиной волны X = 4500 А содержит импульс монохроматического излучения с энергией Е = 6,62 • Ю”18 Дж?
19.22.    Сколько фотонов, средняя энергия которых соответствует частоте v = 4,4 * 1014Гц, излучает за время t = 5 с лампа мощностью Р = 60 Вт?
19.23.    Источник монохроматического излучения с длиной волны X имеет мощность Р. Определить число фотонов JV, испускаемых источником ежесекундно.
19.24.    Источник монохроматического света мощностью Р — 40 Вт испускает л = 1,2 • Ю20 фотонов в секунду. Определить длину волны из-лучения.

19.25.    Сколько фотонов ежесекундно испускает нить электрической лампы полезной мощностью Р = 1 Вт, если длина волны излучения, соответствующая средней энергии фотона, X = 1 мкм?
19.26.    Определить мощность монохроматического источника света, если за время t = 1 мин он испускает N = 2 * 1021 фотона. Спектр излучения имеет длину волны X = 5 • 10_7м.
19.27.    Какое количество фотонов с длиной волны X = 4500 А излучает монохроматический источник света за время t = 1 мин, если ежесекундно он излучает е = 4,5 • 1СГ8 Дж световой энергии?
19.28.    Радиопередатчик мощностью Р — 1 МВт излучает на частоте v — 1 МГц. Какова энергия в электрон-вольтах каждого изучаемого кванта? Сколько квантов излучается за каждый период колебаний электромагнитного поля?
19.29.    Сколько фотонов испускает ежесекундно электрическая лампочка мощностью Р = 100 Вт, если длина волны излучения, соответствующая средней энергии фотона, X = 600 нм, а световая отдача лампы т] = 3,3% ?
19.30.    Чувствительность сетчатки глаза к желтому свету с длиной волны X = 600 нм составляет Р = 1,7 • 10“18 Вт. Сколько фотонов должно падать ежесекундно на сетчатку, чтобы свет был воспринят?
19.31.    Чем более высокое напряжение подают на рентгеновскую трубку, тем более жесткие (т. е. с более короткими волнами) лучи испускает она. Почему? Изменится ли жесткость излучения, если, не меняя анодного напряжения, изменить накал нити катода?
19.32.    Под каким напряжением работает рентгеновская трубка, если самые жесткие лучи в рентгеновском спектре этой трубки имеют частоту v = 1018Гц?
19.33.    Рентгеновская трубка излучает ежесекундно N = 2 • 1013 фотонов с длиной волны, соответствующей средней энергии фотона, Х= Ю-10м. Определить КПД трубки, если при напряжении U = 50 кВ сила тока I = 10-3 А.
19.34.    Монохроматический излучатель полезной мощностью Р = = Ю-10 Вт помещен в прозрачную среду с абсолютным показателем преломления п — 2. Найти количество квантов, излучаемых им за время t = 1 мин, если они имеют длину волны в среде X — 2 • 10-7 м. 

 
19.35.    Капля воды массой т = 0,2 г нагревается светом с длиной волны X = 5500 А. Какое количество фотонов N поглощает вода ежесекунд-
АТ
но, если быстрота нагрева капли — = 5 К/с?
At
19.36.    Воду, объем которой V = 0,2 мл, нагревают светом с длиной волны X = 0,75 мкм. Ежесекундно вода поглощает N = Ю10 фотонов. Определить скорость нагрева воды, считая, что вся полученная энергия идет на ее нагревание.
19.37.    Лазер излучает световые импульсы с энергией W. Частота по-вторения импульсов f. Коэффициент полезного действия, определяемый как отношение излучаемой энергии к потребляемой, составляет тр Какой объем воды нужно прогнать за время т через охлаждающую систему лазера, чтобы вода нагрелась не более чем на ЛТ градусов? Удельная теплоемкость воды с, плотность р.
19.38.    Рубиновый лазер дает импульс монохроматического излучения с длиной волны X = 6943 А. Определить концентрацию фотонов в пучке, если мощность излучения лазера Р = 2 МВт, а площадь сечения луча 5 = 4* 10~4 м2.
19.39.    Сколько квантов излучения падает за время t = 15 с на по-верхность площадью S2 = 10,4 см2, если ее облучают потоком гамма- лучей с длиной волны X — 10~12 см, мощность которого на площадь
= 1 см2 составляет Р = 0,002 Вт?
19.40.    Сколько гамма-квантов падает ежесекундно на поверхность, которую облучают гамма-лучами мощностью Р = 0,001 Вт и длиной волны X = 10-14 м?
19.41.    Точечный источник света мощностью Р испускает свет с длиной волны X. Сколько фотонов N падает за время t на маленькую площадку площадью S, расположенную перпендикулярно к падающим лучам, на расстоянии г от источника?
19.42.    Мощность точечного источника монохроматического излучения с длиной волны X = 1 мкм Р = 100 Вт. Определить число фотонов, падающих за 1 с на S = 1 см2 площади, расположенной перпендикулярно лучам на расстоянии R = 10 м.
19.43.    Точечный источник света мощностью Р0 = 10 Вт испускает свет с длиной волны А, = 500 нм. На каком максимальном расстоянии этот источник будет замечен человеком, если глаз воспринимает свет при условии, что на сетчатку попадает п = 60 фотонов в секунду? Диаметр зрачка d = 0,5 см.

19.44. Луч лазера с длиной волны X = 630 нм имеет вид конуса с углом при вершине а = 10_4рад. Оптическая мощность излучения Р = 3 мВт. На каком максимальном расстоянии наблюдатель сможет увидеть луч лазера, если глаз воспринимает свет при условии, что на сетчатку попадает п = 100 фотонов в секунду? Диаметр зрачка d = 0,5 см.

19.45.    Почему хвост кометы направлен всегда в сторону, противопо-ложную Солнцу? Почему длина хвоста кометы не всегда одинакова?
19.46.    Доказать, что сила давления, оказываемая светом Солнца на какое-либо тело, обратно пропорциональна квадрату расстояния от этого тела до Солнца.
19.47.    Почему давление света на черную поверхность меньше, чем на белую?
19.48.    Фотон с энергией Е = 6 эВ падает на зеркало и отражается. Какой импульс получает зеркало?
19.49.    Фотон с частотой v падает под углом а на зеркальную поверхность. Какой импульс р получает поверхность при отражении от нее фотона?
19.50.    Луч лазера мощностью Л" = 50 Вт падает нормально на погло-щающую поверхность. Определить силу давления светового луча на по-верхность.
19.51.    Перпендикулярно поверхности площадью S = 100 см2 ежеминутно падает W = 63 Дж световой энергии. Найти величину светового давления, если поверхность полностью все лучи: а) отражает; б) поглощает.
19.52.    Параллельный пучок квантов с частотой v падает на поглощающую поверхность под углом 0. Определить давление света на эту поверхность, если через единицу площади поперечного сечения пучка за секунду проходит п квантов.
19.53.    Параллельный пучок света с длиной волны X — 6600 А падает нормально на плоское зеркало. Интенсивность падающего излучения J = 0,63 Вт/м2. Коэффициент отражения k = 0,9. Определить число фотонов, которые ежесекундно поглощаются единицей поверхности.
19.54.    Луч лазера мощностью N = 50 Вт падает перпендикулярно по-верхности пластинки, которая отражает k = 50% и пропускает а = 30% падающей энергии. Остальную часть энергии она поглощает. Определить силу светового давления на пластину. 
19.55°. Короткий импульс света с энергией Е = 10 Дж в виде узкого параллельного монохроматичного пучка фотонов падает на пластинку под углом 0 = 60°. При этом k = 50% фотонов зеркально отражаются, а остальные поглощаются. Найти импульс, переданный пластинке.
19.56°. Существует проект запуска космических аппаратов с помощью наземного лазера. Запускаемый аппарат снабжают зеркалом, полностью отражающим лазерное излучение. Какова должна быть мощность лазера, обеспечивающего запуск по этой схеме аппарата массой т = 100 кг?
19.57.    Небольшое тело массой т - 10 мг, подвешенное на невесомой нерастяжимой нити длиной I = 10 см, поглощает короткий световой импульс с энергией Е = 30 Дж, распространяющийся в горизонтальном направлении (рис. 19.1).
Найти угол отклонения нити.
19.58.    Найти давление света на стенки электрической лампы мощностью N — 100 Вт. Колба лампы — сферический сосуд радиусом R — 5 см. Стенки лампы отражают k = 10% падающего на них света. Считать, что вся потребляемая лампой мощность идет на излучение.

19.59.    Объяснить существование красной границы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории света.
19.60.    Красная граница фотоэффекта для натрия X = 547 нм. Найти работу выхода электрона из натрия,
19.61.    Какова наименьшая частота света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла^ ~ 3,3 * 10-19 Дж?
19.62.    Вычислить длину волны X красной границы фотоэффекта для серебра.
19.63.    Красная граница фотоэффекта для некоторого металла X =
— 2750 А. Чему равно минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект?
19.64.    Будет ли наблюдаться фотоэффект, если работа выхода электрона из металла А = 3,3 • 10 19 Дж, а свет имеет длину волны X = 5 « 10-7 м?
19.65.    Красная граница фотоэффекта для некоторого металла X = = 2200 А. Какова масса фотона, вызывающего фотоэффект?

19.67.    Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из рубидия при его освещении ультрафиолетовыми лучами с длиной волны X = 3,17 • 10 7м, Е = 2,84 • 10“19 Дж. Определить работу выхода электронов из рубидия и красную границу фотоэффекта.
19.68.    Серебряную пластинку освещают светом с частотой v = — 2 * 1015 Гц. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.
19.69.    Вольфрамовую пластину освещают светом с длиной волны
X = 2000 А. Найти максимальный импульс вылетающих из пластины электронов.
19.70.    Пластину освещают монохроматическим излучением с длиной
волны X = 3125 А. Известно, что наибольшее значение импульса, переда-ваемого пластине одним фотоэлектроном, равно р = 3,3 • 10~25кг «м/с. Определить работу выхода электрона из вещества пластины.
19.71.    Какой скоростью обладают электроны, вырванные с поверхности натрия, при облучении его светом, частота которого v = 4,5 * 1015Гц? Определить наибольшую длину волны излучения, вызывающего фотоэффект.
19.72.    Максимальная скорость фотоэлектронов, вырванных с по-верхности меди при фотоэффекте v = 9,3 • 106м/с. Определить частоту света, вызывающего фотоэффект.
19.73.    На металлическую пластину, красная граница фотоэффекта для которой Х0 = 0,5 мкм, падает фотон с длиной волны X = 0,4 мкм. Во сколько раз скорость фотона больше скорости фотоэлектрона?
19.74.    С какой скоростью вылетают электроны с поверхности цезия при освещении желтым светом с длиной волны X = 590 нм?
19.75.    Цезиевый катод фотоэлемента освещают светом натриевой лампы с длиной волны X = 600 нм. Определить скорость вырываемых из катода фотоэлектронов, если красная граница фотоэффекта для цезия Х0 = 650 нм.
19.76.    Если поочередно освещать поверхность металла излучением с длинами волн Xj = 350 нм и Х2 = 540 нм, то максимальные скорости фо-тоэлектронов будут отличаться в п = 2 раза. Определить работу выхода электрона из этого металла. 

 
19.77.    Красная граница фотоэффекта А,0 = 234 нм в ft = 1,3 раза больше длины волны излучения, вызвавшего фотоэффект. Какова максимальная скорость фотоэлектронов?
19.78.    Для некоторого металла красная граница фотоэффекта в ft = 1,2 раза меньше частоты падающего излучения. Определить работу выхода электрона из данного металла, если максимальная скорость фотоэлектронов равна ит = 6 • 105 м/с.
19.79.    Какую максимальную скорость будут иметь фотоэлектроны при облучении поверхности цинка ультрафиолетовым излучением с энергией квантов в ft = 1,5 раза большей работы выхода?
19.80.    Определить, во сколько раз частота излучения, вызывающего фотоэффект с поверхности некоторого металла, больше красной границы фотоэффекта, если работа выхода электрона из этого металла в ft = 2,5 раза больше максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.
19.81.    При некотором минимальном значении задерживающей разности потенциалов фототок с поверхности лития, освещаемого светом с длиной волны Х0, прекращается. Изменив длину волны света в п = 1,5 раза, установили, что для прекращения фототока достаточно увеличить за-держивающую разность потенциалов в ft = 2 раза. Вычислить Х0.
19.82.    Если освещать никелевый шар радиусом г = 1 см светом с длиной волны, вдвое меньшей красной границы фотоэффекта, то шар заряжается. Какой заряд приобрел шар?
19.83.    Уединенный цинковый шарик облучают ультрафиолетовым светом с длиной волны X = 250 нм. До какого максимального потенциала может зарядиться шарик?
19.84.    Медный шарик, удаленный от других тел, под действием света, падающего на него, зарядился до потенциала <р = 1,74 В. Определить длину волны света.
19.85.    При освещении вакуумного фотоэлемента желтым светом длиной волны Хг = 600 нм он зарядится до потенциала q>t = 1,2 В. До какого потенциала ср2 может зарядиться фотоэлемент при освещении его фио-летовым светом с длиной волны Х2 = 400 нм? Фотоэлемент отключен от цепи.
19.86.    При исследовании вакуумного фотоэлемента оказалось, что при освещении катода светом с частотой v0 = 1015Гц фототок с поверхности катода прекращается при задерживающем напряжении между катодом и анодом U3 = 2 В. Определить работу выхода электрона из материала катода. 

19.87.    Определить задерживающее напряжение для электронов, ис-пускаемых с поверхности натрия под действием монохроматического
излучения с длиной волны X = 2000 А.
19.88.    Катод фотоэлемента освещают монохроматическим светом. При задерживающем напряжении между катодом и анодом Ux = 1,6 В ток в цепи прекращается. При изменении длины света в k = 1,5 раза потребовалось подать задерживающую разность потенциалов U2 = 3 В. Определить работу выхода электрона из материала катода.
19.89.    При длине волны X = 600 нм ток фотоэлектронов в вакуумном фотоэлементе прекращается, если между катодом и анодом подать за-держивающее напряжение U3 не меньше определенного значения. При увеличении длины волны на ц = 25% задерживающее напряжение ока-зывается на AU = 0,4 В меньше. Определить по этим данным постоянную Планка.
19.90.    В ходе фотоэффекта электроны, вырываемые с поверхности квантами с частотой = 4 * 1015 Гц, полностью задерживает напряжение Ux = 14 В, а при частоте квантов v2 = 8 * 1015 Гц — напряжение U% = 30 В. Определить по этим данным постоянную Планка.
19.91.    Плоская поверхность освещается светом с длиной волны
X = 1800 А. Красная граница фотоэффекта для данного вещества Х0 =
= 3600 А. Непосредственно у поверхности создано однородное магнитное поле с индукцией В - 1,0 мТл. Линии индукции магнитного поля параллельны поверхности. На какое максимальное расстояние от поверхности смогут удалиться фотоэлектроны, если они вылетают перпендикулярно поверхности?
19.92.    Цинковую пластинку освещают ультрафиолетовым светом с длиной волны X = 300 нм. На какое максимальное расстояние от пластинки может удалиться фотоэлектрон, если вне пластинки создано задерживающее однородное поле с напряженностью Е = 10 В/см?
19.93.    На плоский электрод падает излучение с длиной волны X = 83 нм. На какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода создано задерживающее электрическое поле напряженностью Е = 7,5 В/см? Красная граница фотоэффекта соответствует длине волны Х0 = 332 нм.
19.94.    Между фотокатодом и анодом приложена такая разность по-тенциалов, что наиболее быстрые фотоэлектроны могут пролететь только половину расстояния между электродами. Смогут ли они долететь до анода, если расстояние между электродами уменьшить вдвое при той же разности потенциалов? 
19.95.    При освещении вакуумного фотоэлемента монохроматическим светом в его цепи регистрируют ток насыщения силой /н =
= 3 • 10“10А. Оценить число электронов, вырываемых светом из катода ежесекундно и полный заряд, проходящий через фотоэлемент за это время.
19.96.    Катод фотоэлемента освещают светом с длиной волны X =
= 5000 А. Мощность излучения, падающего на катод Р = 30 мВт. При этом в цепи фотоэлемента сила тока I = 1 мА. Найти отношение числа падающих фотонов к числу выбитых фотоэлектронов.

 

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (12.01.2016)
Просмотров: | Теги: оптика | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar