Задачі для самостійного розв’язування

1. Муфельна піч із отвору площею 4,0см² впродовж 10 с випромінює енергію 227 Дж. Яка температура внутрішньої поверхні стінок печі? Випромінювання печі за спектральним складом вважати близьким до випромінювання АЧТ.

2 Внаслідок випромінювання поверхня Землі площею 1,0 м² впродовж 1,0 хв втрачає енергію 5,4 кДж. За якої температури АЧТ мало б таку ж енергетичну світність.

3 Поверхня Сонця має температуру близько 5800 К. Яка потужність випромінювання Сонця з кожного 1,0 м² його поверхні? Випромінювання Сонця за спектральним складом вважати близьким до випромінювання АЧТ.

4 Куля, яку можна вважати АЧТ, має температуру 227С. Діаметр кулі дорівнює 10 см. Яку теплову потужність втрачає куля за рахунок випромінювання?

5 Температура АЧТ змінюється від 727С до 1727С. У скільки разів змінюється при цьому потужність випромінювання тіла?

6 Температура АЧТ дорівнює 127С. Внаслідок нагрівання потужність випромінювання зросла втричі. У скільки разів змінилась температура тіла, виміряна за практичною шкалою?

7 Розжарений стальний стержень, температура якого становить 727С, випромінює енергію 4,0 Дж з кожного 1,0 см² впродовж 1,0 с. Яке відношення енергетичної світності стержня до енергетичної світності АЧТ, яке перебуває при тій же температурі?

8 Вольфрамова дротина лампи розжарення випромінює із поверхні, яка має площу 0,40 см². Коли лампа споживає потужність 25 Вт, температура її поверхні дорівнює 2177С. Який коефіцієнт чорноти поверхні нитки?

9 Максимум випромінювальної здатності АЧТ припадає на довжину хвилі 555 нм. Яка енергетична світність АЧТ?

10 Максимум випромінювальної здатності АЧТ змістився з довжини хвилі 600 нм на довжину хвилі 1,20 мкм. На скільки відсотків змінилась енергетична світність АЧТ?

11. Довжину хвилі фотона дорівнює 2,43 пм. Яка енергія, маса та імпульс фотона? У скільки разів маса цього фотона відрізняється від маси спокою електрона?

12. У скільки разів енергія -фотона з частотою 10·10¹⁸ Гц відрізняється від енергії X-фотона з довжиною хвилі 300 пм?

13. У деякому середовищі фотони з енергією 4,4·10^–19 Дж мають довжину хвилі 3000Å. Який кут повного відбивання на межі розділення цього середовища з повітрям?

14. Імпульс електрона дорівнює імпульсу фотона з довжиною хвилі 555нм. Яка швидкість руху електрона?

15. Корисна потужність ізотропного джерела світла дорівнює 5,0 Вт. Середня частота його випромінювання 520 ТГц. Яку кількість фотонів випромінює джерело впродовж 60 с? Яка концентрація фотонів на відстані від джерела 10 м?

16. Око людини реагує на зелене світло з довжиною хвилі 500 нм, якщо на сітківку попадає потужність, не менша 2,1·10^–17 Вт. Яка кількість фотонів потрапляє на сітківку в цьому випадку впродовж однієї секунди?

17. Срібну пластину опромінюють ультрафіолетовим випромінюванням з довжиною хвилі 200 нм. З якою максимальною швидкістю електрони залишають поверхню срібла? Робота виходу електронів зі срібла дорівнює 4,3 еВ.

18. Максимальна швидкість електронів, які вилітають із поверхні рубідію під час її освітлення випромінюванням довжини хвилі 573 нм, дорівнює 10 Мм/с. Яка робота виходу електронів з рубідію?

19. На фотоелемент із цезієвим емітером падає ультрафіолетове випромінювання довжини хвилі 100 нм. Яку зворотну напругу слід подати на фотоелемент, щоб електричний струм крізь нього припинився? Червона межа фотоефекту для рубідію дорівнює 694 нм.

20. Фотоелемент, катод якого виготовлений з літію, опромінюють фіолетовим світлом з довжиною хвилі 400 нм. До якої максимальної різниці потенціалів зарядиться фотоелемент? Робота виходу електронів з літію становить 2,4 еВ.

21. На залізну кульку, віддалену від інших тіл, падає ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 200 нм. До якого максимального потенціалу зарядиться кулька внаслідок тривалого опромінення, якщо робота виходу електронів із заліза дорівнює 4,36 еВ?

22. За якої напруги працює рентгенівська трубка, якщо максимальна частота її випромінювання дорівнює 9,1·10¹⁸ Гц?

23. Рентгенівська трубка працює за напруги 100 кВ. Яка короткохвильова межа гальмівного спектру Х-випромінювання трубки?

24. Протони прискорені напругою 500 кВ. Яка енергія фотонів, довжина хвилі яких більша від довжини хвилі короткохвильової межі гальмівного спектру випромінювання протонів удвічі?

25. Рентгенівська трубка працює під напругою 40 кВ, споживаючи струм із силою струму 3,0 мА. Трубка випромінює впродовж секунди 6,3·10¹⁴ фотонів рентгенівського діапазону, середня довжина хвилі яких 100 пм. Яка ефективність трубки, тобто яку частину від споживаної потужності становить потужність рентгенівського випромінювання?

26. Око людини реагує на зелене світло з довжиною хвилі 500 нм, якщо в зіницю ока потрапляє щосекунди не менше 53 фотонів. З якої максимальної відстані могла б бути людиною помічена в темряві зелена лампочка, що споживає потужність 100 Вт і має ККД 1,0%, якби не було поглинання світла в атмосфері? Діаметр зіниці ока в темряві вважати таким, що дорівнює 6,0 мм.

27. Довжина хвилі випромінювання точкового ізотропного джерела світла дорівнює 500 нм, а повний потік енергії випромінювання становить 1,0 Вт. Яка середня концентрація фотонів на відстані 1,0 м від джерела?

28. Довжина хвилі випромінювання точкового ізотропного джерела світла дорівнює 500 нм, а повний потік енергії випромінювання становить 2,0 Вт. На якій відстані від джерела середня концентрація фотонів становить 100 см^–3?

29. Марс віддалений від Сонця у 1,52 рази більше, ніж Земля. У скільки разів відрізняються тиски сонячного випромінювання, які воно чинить на поверхню космічної станції поблизу Землі і поблизу Марса?

30. Випромінювання Сонця, інтенсивність якого дорівнює 1,35 кВт/м², падає нормально на сонячні батареї космічної станції. Площа батарей дорівнює 100 м². Яка сила тиску випромінювання на батареї, якщо їх коефіцієнт поглинання дорівнює 80%?

31. Електромагнітне випромінювання, падаючи нормально на поверхню, площа якої становить 10 см², чинить на неї тиск 5,0 мкПа. Коефіцієнт відбивання поверхні становить 0,75. Яка концентрація фотонів у випромінюванні? Яка кількість фотонів падає на поверхню впродовж 1с? Довжина хвилі віпромінювання дорівнює 500 нм.

32. Кут падіння паралельного пучка світла на плоску поверхню дорівнює 30°. Коефіцієнт відбивання поверхні становить 0,70. Яка сила тиску пучка на поверхню, якщо потік енергії випромінювання дорівнює 1,0 Вт?

33. Корисна потужність джерела світла дорівнює 5,0 Вт, а середня частота його випромінювання становить 520 ТГц. Яку кількість фотонів випромінює джерело упродовж 60 с? Яка концентрація фотонів на відстані 5,0 м від джерела?