Цикл 6 задач з фізики на розділ „Квантова оптика -1”

Задача 6.1.

Визначити температуру печі, якщо відомо, що випромінювання із отвору в ній площиною см має потужність  Вт. Випромінювання вважати близьким до випромінювання абсолютно чорного тіла.

Відповідь (В):T =1000 К.

Задача 6.2.

Яку потужність випромінювання має Сонце? Випромінювання Сонця вважати близьким до випромінювання абсолютно чорного тіла. Температура поверхні Сонця К. Радіус Сонця м.

В: N = Вт.

Задача 6.3.

Яку енергетичну світність має абсолютно чорне тіло, якщо максимум його випромінювальної здатності припадає на довжину хвилі 484 нм.

В: Вт/м .

Задача 6.4.

Потужність випромінювання абсолютно чорного тіла кВт. Визначити площу поверхні тіла, що випромінює, якщо максимум спектральної густини його енергетичної світності припадає на довжину хвилі нм.

В: см .

Задача 6.5.

Температура абсолютно чорного тіла збільшилася вдвічі, у результаті чого значення зменшилося на 600 мкм. Визначити початкову та кінцеву температуру тіла.

В: кК, кК.

Задача 6.6.

Абсолютно чорне тіло нагріли від температури К до температури К. Визначити: 1) у скільки разів збільшилась його енергетична світність; 2) як змінилась довжина хвилі, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності.

В: 1) n=256; 2) зменшилась на 3,62 мкм.

Задача 6.7.

На яку довжину хвилі припадає максимум спектральної густини енергетичної світності абсолютно чорного тіла, яке має температуру, що дорівнює температурі С тіла людини?

В: =9,4 мкм.

Задача 6.8.

Поверхня тіла нагріта до температури К. Потім одна половина цієї поверхні нагрівається на К, а друга охолоджується на К. У скільки разів зміниться енергетична світність поверхні цього тіла.

В: збільшиться у 1,06 рази.

Задача 6.9.

Визначити масу фотона: 1) червоних променів світла ( нм); 2) рентгенівських променів ( нм); 3) гамма променів ( пм).

В: 1) кг; 2) кг; 3) кг.

Задача 6.10.

Визначити енергію , масу і імпульс фотона, якому відповідає довжина хвилі пм.

В: Дж; кг; кгм/с.

Задача 6.11.

З якою швидкістю має рухатися електрон, щоб його кінетична енергія дорівнювала б енергії фотона з довжиною хвилі м?

В: =9,210⁵ м/с.

Задача 6.12.

Кількість фотонів, що випускає лампа розжарювання потужністю 300 Вт за одиницю часу, дорівнює . Знайти довжину хвилі випромінювання лампи. Вважати, що вся споживана потужність іде на випромінювання.

В:  м.

Цикл 7 задач з фізики на розділ „Квантова оптика -2”

Задача 7.1.

Довжина світлової хвилі, яка відповідає червоній границі фотоефекту для деякого металу, дорівнює нм. Визначити в електрон-вольтах мінімальну енергію фотона, яка викликає фотоефект. (1 еВ=1,610^-19 Дж).

Відповідь (В): еВ.

Задача 7.2.

На цинкову пластинку падає світло з довжиною хвилі =300 нм. Визначити максимальну швидкість фотоелектронів. Робота виходу електронів з цинку еВ.

В: 375 км/с.

Задача 7.3.

На пластинку падає монохроматичне світло мкм. Фотострум припиняється при гальмівній різниці потенціалів В. Визначити роботу виходу електрона з поверхні пластини.

В: Дж.

Задача 7.4.

Визначити максимальну кінетичну енергію та швидкість фотоелектрона, вирваного з поверхні металу випромінюванням з енергією 6,25 еВ, якщо червона границя фотоефекту відповідає довжині світлової хвилі м.

В: Дж; м/с.

Задача 7.5.

При фотоефекті з платинової поверхні електрони повністю затримуються різницею потенціалів В. Визначити довжину хвилі , що викликає фотоефект і граничну довжину хвилі , при якій ще можливий фотоефект. Робота виходу електрона А₀=8,4810^-19 Дж.

В: нм; =234 нм.

Задача 7.6.

Яка доля енергії фотона витрачається на роботу виходу фотоелектрона, якщо червона границя фотоефекту нм і максимальна кінетична енергія фотоелектронів еВ.

В: 0,8.

Задача 7.7.

Фотоелектрони, що вириваються з поверхні металу світлом з частотою с , повністю затримуються гальмівним потенціалом 6,6 В, а світлом з частотою с - потенціалом 16,6 В. Визначити за даними досліду сталу Планка.

В: Дж с.

Задача 7.8.

На поверхню площею м в одиницю часу падає світлова енергія Дж/с. Визначити світловий тиск у випадках, коли поверхня повністю відбиває, і коли повністю поглинає промені, що падають на неї.

В: мкПа; мкПа.

Задача 7.9.

Тиск світла (=600 нм) на чорну поверхню, розташовану перпендикулярно до падаючих променів, дорівнює Н/м . Скільки фотонів падає за 1 с на 1 см² цієї поверхні?

В: .

Задача 7.10.

Якою була довжина хвилі рентгенівського випромінювання, якщо при комптонівському розсіянні цього випромінювання графітом під кутом довжина хвилі розсіяного випромінювання дорівнювала пм?

(В): пм.

Задача 7.11.

Рентгенівські промені з довжиною хвилі пм зазнають комптонівського розсіяння під кутом . Визначити зміну довжини хвилі рентгенівських променів при розсіянні, а також енергію і імпульс електрона віддачі.

(В): пм; кеВ; кгм/с.