- •Методические указания к решению задач и выполнению контрольной работы № 3 по физике для студентов всех технических направлений подготовки заочной сокращённой формы обучения Воронеж 2012
- •Дифракция света
- •Поляризация света
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •2. Квантовая природа излучения
- •2.1. Основные законы и формулы
- •2.2. Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •3. Элементы квантовой механики
- •3.1. Основные законы и формулы
- •3.2. Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •4. Физика атомов
- •4.1. Основные законы и формулы
- •4.2. Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •5. Физика ядра
- •5.1. Основные законы и формулы
- •5.2. Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •6. Задачи для выполнения контрольной работы №3
- •Варианты контрольной работы № 3
- •Приложение
- •Основные физические постоянные библиографический список
- •Содержание
- •Методические указания
- •3 94026 Воронеж, Московский просп.,14
Решение
Частично поляризованный свет можно рассматривать как смесь плоскополяризованного и естественного света. Николь всегда пропускает половину падающего на него естественного света (превращая его в плоскополяризованный). Степень пропускания поляризованного света, падающего на николь, зависит, согласно закону Малюса
от взаимной ориентации главных плоскостей поляризатора и анализатора. Поэтому полная интенсивность света, прошедшего через николь,
I = 0,5In + Ip cos2 φ,
где In, Ip - интенсивности естественной и поляризованной составляющих света, падающего на николь.
Степень поляризации света
,
где Iмакс = 0,5In + Ip, Iмин = 0,5In.
По условию, Iмакс = kI, или,
Iмакс =kIмин + (Iмакс - Iмин) cos2 φ.
Обозначим через отношение Iмакс / Iмин, тогда
P = (1- )/ (1+);
1 = k [ + (1 - ) cos2];
2. Квантовая природа излучения
2.1. Основные законы и формулы
1. Энергетическая светимость абсолютно черного R* и серого R тела:
,
R = .R*,
где – испускательная способность абсолютно черного тела, - коэффициент теплового излучения.
2. Законы излучения абсолютно черного тела:
- закон Стефана-Больцмана: , = 5,67.10-8 Вт/м2.К.4
- законы Вина:
1) m.T = b, где b = 2,9.10-3 м.К;
2) (r*T)max = c.T 5, где c = 1,3.10-5 Вт/м3.К5 .
3. Энергия, массса и импульс фотона
= h. = .
m = h./c2 = h/c.
p = m.c = h/
4. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
h. = Aвых + m.V2max/2
5. Давление света
p = .(1 + ),
где = nh - объемная плотность энергии, n – концентрация фотонов, ρ – коэффициент отражения поверхности.
6. Эффект Комптона
= K.(1 - cos),
где K = h/m0.c – комптоновская длина волны, - угол рассеяния фотона.
2.2. Примеры решения задач
Пример 1. Железный шар диаметром d=0,1 м, нагре- тый до температуры Т1=1500К, остывает на открытом воздухе. Через какое время его температура понизится до Т2 = 1000 К? При расчете принять, что шар излучает как серое тело с коэф- фициентом излучения =0,5. Теплопроводностью воздуха пренебречь.
Решение
Количество теплоты, теряемое шаром при понижении температуры на малую величину dT, равно
dQ = c m dT, (1)
где c – удельная теплопроводность железа; m – масса шара.
Учитывая, что
m = V= 4/3 r3, (2)
где r – радиус шара; - плотность железа, получаем
dQ= 4/3 r3 c dT. (3)
С другой стороны, количество теплоты, теряемое шаром вследствие излучения, можно найти, используя закон Стефана-Больцмана:
dQ= εRSdt= T4Sdt = T44 r2dt, (4)
где dt – время излучения, соответствующее понижению температуры на dT. Приравнивая правые части равенств (3) и (4), получаем
. (5)
Проинтегрировав это выражение, найдем
t= c r(1/T23 – 1/T13)/ 3. (6)
После подстановки числовых значений получим t = 500 с.
Пример 2. Вследствие изменения температуры черно- го тела максимум спектральной плотности энергетической светимости сместился с длины волны 1 =2,4 мкм на 2=0,8 мкм. Как и во сколько раз изменилась энергетическая светимость тела и максимальная спектральная плотность энергетической светимости?