5.4. Эффект комптона. Световое давление

При выполнении тестовых заданий студент должен знать: эффект Комптона; объяснение эффекта Комптона на основе корпускулярных представлений о свете, зависимость светового давления от свойств поверхностей и параметров светового потока.

уметь: анализировать информацию, представленную в виде рисунка; применять закон сохранения импульса в условиях конкретной задачи.

Примеры выполнения тестовых заданий

Задание 1. На рисунке показаны направления падающего фотона (γ), рассеянного фотона (γ’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол φ = 300. Если импульс падающего фотона рф, то импульс электрона отдачи равен… рф.
1)	2)	3)		4) 1,5

Выполнение задания. При рассеянии рентгеновских лучей наблюдается увеличение длины волны (эффект Комптона). Согласно квантовой теории света эффект Комптона является результатом упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами. При этом фотон передает электрону часть своей энергии и часть своего импульса в соответствии с законами сохранения энергии и импульса. Закон сохранения импульса определяется выражением

, где и – импульс электрона отдачи и импульс рассеянного фотона. Значение импульса электрона отдачи определим из рисунка, используя

тригонометрическую функцию .

Откуда .

Ответ: 2)

Задание 2. Если число фотонов, падающих за одну секунду на единицу площади поверхности, уменьшить в два раза, а зеркальную поверхность заменить черной поверхностью, то световое давление …

1)	увеличится в 2 раза	2)	увеличится в 4 раза
3)	уменьшится в 2 раза	4)	уменьшится в 4 раза
5)	не изменится

Выполнение задания. Световое давление с точки зрения квантовой теории света происходит в результате передачи светом импульса при поглощении и отражении поверхностью и определяется выражением

,

где N – число фотонов, падающих за одну секунду на единицу площади поверхности;

р_ф – импульс фотона;

R – коэффициент отражения света.

Следовательно, если число фотонов, падающих за одну секунду на единицу площади поверхности N, уменьшить в два раза, то давление р также уменьшится в два раза. За счет замены зеркальной поверхности (R = 1) на черную поверхность (R = 0) световое давление еще уменьшится в два раза. В итоге давление уменьшится в 4 раза.

Ответ: 4) уменьшится в 4 раза

6. Квантовая физика, физика атома

6.1. Спектр атома водорода. Правило отбора

При выполнении тестовых заданий студент должен знать: энергетический спектр атома водорода; обозначение состояний электрона; закон сохранения момента импульса в системе фотон и электрон; спиновый момент импульса фотона (в единицах ); формулы спектральных серий; связь изменения энергии электрона и частоты излучаемого кванта

уметь: анализировать информацию, представленную в виде диаграммы, вычислять частоты переходов.