Оптика, атомная и ядерная физика

I. Фотометрия

1. Поток энергии, излучаемый электрической лампой, 600Вт. На расстоянии 1м от лампы перпендикулярно падающим лучам расположено круглое плоское зеркальце диаметром 2см. Определить силу светового давления на зеркальце.

2. При печатании фотоснимка негатив освещался в течение t₁=3c лампочкой с силой света I₁=15кд с расстояния r₁=50см. Определить время t₂, в течение которого нужно освещать негатив лампочкой с силой света I₂=60кд с расстояния r₂=2м, чтобы получить отпечаток с такой же степенью почернения, как и в первом случае?

3. Определить облученность зеркальной поверхности, если давление, производимое излучением, 40мкПа. Излучение падает нормально к поверхности.

4. Электролампа помещена в матовый шар радиуса R=20см и подвешена на высоте h₁=5м над полом. Под лампой на высоте h₂=1м от пола висит непрозрачный шар радиуса r=10см. Найти размеры тени и полутени на полу.

5. Определить коэффициент отражения поверхности, если при облученности 120Вт/м² давление света равно 0,5мкПа.

6. Линза позволяет при последовательном применении получить два изображения одного и того же предмета, причем увеличения оказываются равными h₁=5 и h₂=2 соответственно. Определить, как при этом меняется освещенность изображений.

7. Свет падает нормально на зеркальную поверхность, находящуюся на расстоянии 10см от точечного излучателя. При каком потоке излучения давление на зеркальную поверхность будет 1мПа?

8. На какую высоту над чертежной доской необходимо повесить лампочку мощностью P=300Вт, чтобы освещенность доски под лампочкой была равна E=60лк. Наклон доски составляет 30^о, а световая отдача лампочки равна 15лм/Вт. Принять, что полный световой поток, испускаемый изотропным точечным источником света, Ф₀=4pI (I- сила света источника).

9. Яркость L светящегося куба одинакова во всех направлениях и равна 5ккд/м². Ребро a куба равно 20см. В каком направлении сила света I куба максимальна? Определить максимальную силу света I_max куба.

10. На мачте высотой h=8м висит лампа силой света I=1ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии l от основания мачты освещенность E поверхности земли равна 1лк.

11. На зеркальную поверхность площадью 6см² падает нормально поток излучения 0,8Вт. Определить давление и силу давления света на эту поверхность.

12. Какую силу тока покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии 75см от него поместить лампочку, световой поток которой равен 1,2клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента 10см², чувствительность 300мкА/лк.

13. Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность E₁ в центре площадки равна 40лк, E₂ на краю площадки равна 5лк. Под каким углом φ падают лучи на край площадки?

14. Над центром круглого стола радиусом 80см на высоте 60см висит лампа силой света 100кд. Определить освещенность в центре стола, на краю стола, световой поток, падающий на стол.

15. Определить давление p, оказываемое монохроматической световой волной с l=510нм при нормальном падении на некоторую поверхность, если отражается половина падающего на поверхность света. Принять, что на единицу поверхности в единицу времени падает в среднем N=1,2•10²⁰м ^-2•с ^-1 фотонов.

16. Параллельный пучок лучей, несущий однородный световой поток плотности j=200лм/м², падает на плоскую поверхность, внешняя нормаль к которой образует с направлением лучей угол a=120^о. Какова освещенность E этой поверхности?

17. Определить освещенность, светимость и яркость киноэкрана, если световой поток, падающий на экран из объектива киноаппарата, равен 1,75клм. Размер экрана 5×3,6м, коэффициент отражения 0,75.

18. Предмет при фотографировании освещается электрической лампой, расположенной от него на расстоянии r₁=2м. Во сколько раз надо увеличить время экспозиции, если эту же лампу отодвинуть на расстояние r₂=3м от предмета?

19. Свет от электрической лампочки с силой света I=200кд падает под углом a=45^о на рабочее место, создавая освещенность E=141лк. На каком расстоянии r от рабочего места находится лампочка? На какой высоте h от рабочего места она висит?

20. На какой высоте нужно повесить лампочку силой света 10кд над листом матовой бумаги, чтобы яркость бумаги была равна 1кд/м², если коэффициент отражения бумаги 0,8.

21. Освещенность поверхности, покрытой слоем сажи, равна 150лк, яркость одинакова во всех направлениях и равна 1кд/м². Определить коэффициент отражения сажи.

22. На лист белой бумаги площадью S=20´30см² перпендикулярно к поверхности падает световой поток Ф=120лм. Найти освещенность E, светимость R и яркость B бумажного листа, если коэффициент отражения r=0,75.

23. На идеально отражающую поверхность площадью 5см² за 3мин нормально падает монохроматический свет, энергия которого 9Дж. Определить облученность поверхности и световое давление, оказываемое на поверхность.

24. Какую силу тока I покажет гальванометр, присоединенный к селеновому фотоэлементу, если на расстоянии r=75см от него поместить лампочку, полный световой поток Ф₀ которой равен 1,2клм? Площадь рабочей поверхности фотоэлемента равна 10см², чувствительность i=300мкА/лм.

25. На какой высоте h нужно повесить лампочку силой света I=10кд над листом матовой белой бумаги, чтобы яркость L бумаги была равна 1кд/м², если коэффициент отражения r бумаги равен 0,8?

26. Определить давление света на стенки электрической 150-ватной лампочки, принимая, что вся потребляемая мощность идет на излучение, и стенки лампочки отражают 15% падающего на них света. Считать лампочку сферическим сосудом радиуса 4см.

27. Над поверхностью на высоте 2м расположен точечный источник, сила света которого 120кд. На расстоянии 1м от источника на той же высоте перпендикулярно поверхности находится плоское абсолютно отражающее зеркало. Определить освещенность поверхности непосредственно под источником.

28. Лампа, подвешенная к потолку, дает в горизонтальном направлении силу света 60кд. Какой световой поток падает на картину площадью 0,5м², висящую вертикально на стене на расстоянии 2м от лампы, если на противоположной стене находится большое зеркало на расстоянии 2м от лампы?

29. На Северной Земле Солнце в полдень стоит под углом 10^о к горизонту. Во сколько раз освещенность площадки, поставленной вертикально, будет больше освещенности горизонтальной площадки?

30. В центре круглого стола диаметром 1,2м стоит настольная лампа из одной электрической лампочки, расположенной на высоте 40см от поверхности стола. Над центром стола на высоте 2м от его поверхности висит люстра из четырех таких же лампочек. Во сколько раз освещенность на краю стола, создаваемая настольной лампой больше освещенности, создаваемой люстрой?