коллоквиум
.docx1
.В чем отличие характера взаимодействия фотона и электрона
при фотоэффекте и эффекте Комптона?
Сформулируйте закон Мозли. Почему закон Мозли отличается
от обобщенной формулы Бальмера? Какие области применения
характеристического рентгеновского излучения вы можете назвать?
В чем суть опытов Франка и Герца? Какие выводы можно
сделать из этих опытов?
Какие экспериментальные данные могут свидетельствовать о том. что радиоактивность - ядерный процесс?
Излучение Солнца по своему спектральному составу близко к излучению абсолютно черного тела для которого максимум испускательной способности приходиться на длину волны 0,48 мкм. Найти массу, теряемую Солнцем ежесекундно за счет этого
излучения. Оценить время, за которое масса Солнца уменьшится
на 1%.
Поток летящих параллельно друг другу электронов, имеющих скорость v=l06 м/с, проходит через щель, ширины b=0.1мм. Найти ширину d центрального дифракционного максимума, наблюдаемого на экране, отстоящем от щели на расстояние L= 10см.
2.
Почему тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр, а характеристическое - линейчатый? В чем причина значительного различия оптического и рентгеновского характеристического спектров атома?
Что такое собственные значения и собственные функции? Какой смысл они имеют в уравнении Шредингера?
Почему луч лазера мощностью 0.5 мВт кажется гораздо ярче, чем свет от лампы мощностью 100 Вт?
Как и во сколько раз изменится число ядер радиоактивного вещества за время, равное трем периодам его полураспада?
Медный шарик диаметра d= 1,2 см поместили в откачанный сосуд, температура стенок которого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура шарика Т=300 К. Считая поверхность шарика абсолютно черной, найти, через сколько времени его температура уменьшится в 2,0 раза.
Фотон с импульсом р= 1.02 МэВ/с, где с - скорость света, рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего импульс фотона стал р'=0.255 МэВ/с. Под каким углом рассеялся фотон?
3.
Для трех значений температуры Т1 > Т2 > ТЗ нарисуйте примерный вид графиков универсальной функции Кирхгофа г: а) г - как функция частоты; б) г - как функция длины волны.
Может ли золотая пластинка служить фотосопротивлением? Почему?
Что такое спонтанное излучение? резонансное поглощение? вынужденное излучение? Объясните механизм возникновения этих явлений. В чем отличие спонтанного излучения от вынужденного?
Почему прочность ядер уменьшается при переходе к тяжелым элементам?
Температура поверхности Солнца Т=5500К. Считая, что поглощательная способность Солнца и Земли равна единице и что Земля находится в состоянии теплового равновесия, оценить ее температуру.
Какая часть атомов радиоактивного вещества остается нераспавшейся по истечении времени t, равного трем средним временам жизни атома?
4.
Что можно сказать об относительной температуре звезд, имеющих желтый, голубой и красный оттенки?
Предложите методику определения значения постоянной Планка из опытов по изучению фотоэффекта.
Какова зависимость от времени волновой функции для частицы, находящейся в бесконечно глубокой одномерной прямоугольной потенциальной яме?
Что общего у различных изотопов одного и того же химического элемента? Чем они различаются?
Точечный изотропный источник испускает свет с длиной волны 589 нм. Световая мощность источника Р=10Вт. Найти: а)среднюю плотность потока фотонов на расстоянии r=2,0м от источника; б)расстояние от источника до точки, где средняя концентрация фотонов п=100 1/см3.
Муфельная печь потребляет мощность Р=1кВт. Температура Т ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадью S=25 см2 равна 1200К. Считая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть мощности рассеивается стенками
5.
Запишите формулу Рэлея-Джинса для теплового излучения. Что известный физик Эренфест имел – в виду, когда говорил об "ультрафиолетовой катастрофе"?
Почему в спектре водорода так много линий, если у атома водорода всего лишь один электрон?
Каков физический смысл коэффициентов Эйнштейна для спонтанного излучения, резонансного поглощения, вынужденного излучения?
Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после испускания его ядром гамма-кванта?
Короткий импульс света с энергией Е=7,5 Дж в виде узкого почти параллельного пучка падает на зеркальную пластинку с коэффициентом отражения р=0,60. Угол падения пучка равен 30°. Определить с помощью корпускулярных представлений импульс, переданный пластинке.
Определить, какая часть (в процентах) начального количества ядер радиоактивного изотопа останется нераспавшейся по истечении времени t, равного трем средним временам жизни радиоактивного ядра.
6.
Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения. Какой физический смысл имеет универсальная функция Кирхгофа?
Когда свет с широким диапазоном длин волн проходит через газообразный водород при комнатной температуре, то наблюдаются линии поглощения только серии Лаймана. Почему не наблюдаются линии поглощения других серий?
В чем состоит суть ядерной модели атома, предложенной Резерфордом? На основании результатов, каких экспериментов Резерфорд ее предложил? Почему ядерная модель атома оказалась несостоятельной?
Как, исходя из соотношения неопределенностей, объяснить наличие естественной ширины спектральных линий?
Плоская световая волна интенсивности I=0,70 Вт/кв.см освещает шар с абсолютно зеркальной поверхностью. Радиус шара r=5,0 см. Найти с помощью корпускулярных представлений силу светового давления, испытываемую шаром.
Основываясь на том, что первый потенциал возбуждения водородного атома Ф1=10,2В, определить энергию фотона, соответствующего первой линии серии Бальмера.
7.
Запишите формулу Планка. Используя формулу Планка получите формулу Рэлея-Джинса и правило смешения Вина.
Какие типы лазеров вы знаете? Объясните принцип действия наиболее распространенного - He-Ne лазера.
Источником световой энергии, излучаемой Солнцем и звездами, служит ядерный синтез. Какие условия в недрах звезд делают возможным протекание термоядерных реакций?
Какой минимальной и максимальной энергией может обладать атом водорода? Что такое потенциал ионизации и чему он равен для атома водорода?
На оси круглой абсолютно зеркальной пластинки находится точечный изотропный источник, световая мощность которого Р. Расстояние между источником и пластинкой в к раз больше ее радиуса. Найти с помощью корпускулярных представлений силу светового давления, испытываемую пластинкой.
При движении частицы вдоль оси X ее скорость оказывается определенной с точностью до 1см/с. Оценить неопределенность координаты х для: а) для электрона; б)для броуновской частицы массой .
8.
Что называют серым телом? Какой физический смысл имеет коэффициент излучения теплового излучателя (коэффициент черноты)?
Какие условия необходимы для возникновения вынужденного излучения в веществе? Что такое инверсия населенностей?
Укажите как можно больше различий между альфа-, бета- и гамма-излучением.
Небольшой идеально отражающее зеркальце массы m=10мг подвешено на невесомой нити длины 1=10 см. Найти угол, на который отклонится нить, если по нормали к зеркальцу в горизонтальном направлении произвести "выстрел" коротким импульсом лазерного излучения с энергией Е= 13 Дж. За счет чего зеркальце приобретет кинетическую энергию?
Потенциал ионизации водородного атома 13.6В. Исходя из этого, вычислить значение постоянной Ридберга.
9.
Каков физический смысл спектральной поглощательной способности тела? В каких единицах она измеряется?
В чем состоит суть явления фотоэффекта? Какие виды фотоэффекта вы знаете?
Объясните на основе закона сохранения импульса, почему фотоны, испускаемые атомом водорода, имеют чуть меньшую энергию, чем предсказывает второй постулат Бора.
Фотон с частотой испущен с поверхности звезды, масса которой М и радиус R-Найти гравитационное смещение частоты фотона на очень большом расстоянии от звезды.
Ядро свободного покоящегося атома радия претерпевает альфа-распад. Энергия связи ядра радия равна 1732.6 МэВ, ядра радона -1708.2 МэВ, альфа-частицы - 28.3 МэВ. Полагая, что дочернее ядро радона образуется в невозбужденном состоянии, определить скорость V дочернего атома.
10.
Каков физический смысл спектральной плотности энергетической светимости (излучательности) тела? В каких единицах она измеряется?
Если попытаться явление фотоэффекта объяснить исходя из волновых свойств света, то какими тогда должны были бы быть законы фотоэффекта?
Найти длину волны коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра, если скорость электронов, подлетающих к антикатоду трубки, V=O,85C, где С- скорость света.
.С поверхности сажи площадью при температуре Т=400К за время t=5мин излучается энергия . Определить коэффициент теплового излучения сажи.
Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.
11-19.
Что такое характеристическое рентгеновское излучение? В каких случаях оно возникает? Каковы его особенности?
Что такое абсолютно черное тело? Что может служить моделью абсолютно черного тела? Какие объекты, существующие в природе, вы можете привести как пример тел, наиболее близких по своим свойствам к абсолютно черному телу? Почему эти тела обладают такими свойствами?
Почему теннисный мяч имеет точно определенные координаты и скорость, а положение и скорость электрона в атоме невозможно одновременно точно измерить?
Почему деление тяжелых ядер и синтез легких ядер сопровождается выделением большого количества энергии? Когда на один нуклон выделяется большая энергия? Почему?
При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн 0,35 мкм и 0,54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг от друга в =2,0 раза. Найти работу выхода с поверхности этого металла.
Фотон с энергией Е=15.0 эВ выбивает электрон из покоящегося атома водорода, находящегося в основном
состоянии. С какой скоростью v движется электрон вдали от ядра?
12.
Напряжение между катодом и анодом рентгеновской трубки увеличили в два раза. Как изменится при этом положение коротковолновой границы спектра рентгеновского излучения?
Приведите примерный график зависимости анодного тока от ускоряющего потенциала в опытах Франка и Герца. На каких участках этой кривой наблюдаются упругие и на каких - неупругие столкновения электронов с атомами?
Что из себя представляет оптический резонатор? Почему он необходим для получения генерации света в лазерах?
Как в квантовой механике представляется свободно движущаяся частица? Какова функциональная зависимость от координаты X плотности вероятности обнаружения такой частицы в пространстве (частица движется вдоль оси X)?
До какого максимального потенциала зарядится удаленный от других тел медный шарик при облучении его электромагнитным излучением с длиной волны 140нм?
Период полураспада радиоактивного изотопа составляет 24 часа. Определить время, за которое распадется 1/4 начального количества ядер.
13.
Как соотносятся между собой кинетическая и потенциальная энергии электрона в атоме водорода?
Что такое собственные значения и собственные функции? Какой смысл они имеют в уравнении Шредингера?
Сформулируйте закон Мозли. Почему закон Мозли отличается от обобщенной формулы Бальмера? Какие области применения характеристического рентгеновского излучения вы можете назвать?
.Электромагнитное излучение с длиной волны 0,30 мкм падает на фотоэлемент, находящийся в режиме насыщения. Соответствующая спектральная чувствительность фотоэлемента J=4,8MA/BT. Найти выход фотоэлектронов, т.е. число фотоэлектронов на каждый падающий фотон.
Атомарный водород возбуждается электронами, прошедшими ускоряющую разность потенциалов 12.5В. Определите частоты фотонов, которые будут излучаться атомами водорода. ?
14.
Почему ювелиры предпочитают, рассматривать бриллианты при дневном, а не при искусственном освещении?
Какой минимальной и максимальной энергией может обладать атом водорода? Что такое потенциал ионизации и чему он равен для атома водорода?
Почему тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр, а характеристическое - линейчатый? В чем причина значительного различия оптического и рентгеновского характеристического спектров атома?
Чем отличаются изобары и изотопы?
Фототок, возникающий в цепи вакуумного фотоэлемента при освещении цинкового электрода электромагнитным излучением с длиной волны 262нм, прекращается, если подключить внешнее задерживающее напряжение 1,5 В. Найти величину и полярность внешней контактной разности потенциалов фотоэлемента.
Волосок лампы накаливания, рассчитанный на напряжение 2В, имеет длину 10см и диаметр 0.03мм. Полагая, что волосок излучает как абсолютно черное тело, определите температуру нити и длину волны, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения. Вследствие теплопроводности лампа рассеивает 8% потребляемой мощности, удельное сопротивление материала волоска U.
15.
Неплохим приближением к абсолютно черному телу служит зрачок глаза. Почему?
Какие среды испускают линейчатый спектр: а) газы; б) жидкости; в) твердые тела? Какие испускают непрерывный спектр?
Что определяет квадрат модуля волновой функции?
Укажите как можно больше различий между альфа-, бета- и гамма-излучением.
Фотон с длиной волны 6,0 пм рассеялся под прямым углом на покоившемся свободном электроне. Найти: а)частоту рассеянного фотона; б)кинетическую энергию электрона отдачи.
В спектре излучения огненного шара, радиусом 100м, возникающего при ядерном взрыве, максимум энергии излучения приходится на длину волны 0.289мкм. Определите: а) температуру поверхности шара; б) энергию, излучаемую поверхностью шара за время 0.001с.
16.
Что можно сказать об относительной температуре звезд, имеющих желтый, голубой и красный оттенки?
В чем суть опытов Франка и Герца? Какие выводы можно сделать из этих опытов?
Какие условия необходимы для возникновения вынужденного излучения в веществе? Что такое инверсия населенностей?
Источником световой энергии, излучаемой Солнцем и звездами, служит ядерный синтез. Какие условия в недрах звезд делают возможным протекание термоядерных реакций?
Фотон с энергией Е=0,15 МэВ рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего его длина волны изменилась на 3,0пм. Найти угол, под которым вылетел комптоновский электрон.
Энергия ионизации водородного атома Ei=13.6 эВ. Исходя из этого, определить энергию (в эВ) фотона, соответствующего второй линии серии Бальмера.
17.
Запишите формулу Планка. Используя формулу Планка получите формулу Рэлея-Джинса и правило смещения Вина.
Чему равно отношение давления света на зеркальную и зачерненную поверхности?
Какие типы лазеров вы знаете? Объясните принцип действия наиболее распространенного - He-Ne лазера.
Почему прочность ядер уменьшается при переходе к тяжелым элементам?
Излучение атомарного водорода падает нормально на дифракционную решетку ширины 1=6,6мм. В наблюдаемом спектре под некоторым углом дифракции оказалась на пределе разрешения (по критерию Рэлея) 50-я линия серии Бальмера. Найти этот угол.
На зеркальце с идеально отражающей поверхностью площадью S=1.5.CM2 падает нормально свет от электрической дуги. Определить импульс Р, полученный зеркальцем, если поверхностная плотность потока излучения Ф, падающего на зеркальце, равна 0.1МВт/м2. Продолжительность облучения t= 1с.
18.
Запишите формулу Планка. Используя формулу Планка найдите постоянную Стефана-Больцмана.
Предложите методику определения значения постоянной Планка из опытов по изучению фотоэффекта.
Почему луч лазера мощностью 0.5 мВт кажется гораздо ярче чем свет от лампы мощностью 100 Вт?
Какие экспериментальные данные могут свидетельствовать о том, что радиоактивность - ядерный процесс?
Найти квантовое число п, соответствующее возбужденному состоянию иона Не+, если при переходе в основное состояние этот ион испустил последовательно 2 фотона с длинами волн 108,5 и 30,4 нм.
Баллон электрической лампы мощностью 100Вт представляет собой сферический сосуд радиусом 5см. Стенки лампы отражают 10% падающего на них света. Полагая, что вся потребляемая мощность идет на излучение, определите давление света на стенки лампы.
19.
Испускает ли нить лампы накаливания при температуре 2500 К такой же белый свет, как Солнце при температуре 6000 К? Объясните.
Чем объясняется наличием сплошном спектре рентгеновского излучения коротковолновой границы?
Какова зависимость от времени волновой функции для частицы, находящейся в бесконечно глубокой одномерной прямоугольной
потенциальной яме?
Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после испускания его ядром гамма-кванта?
Найти скорость фотоэлектронов, вырываемых электромагнитным излучением с длиной волны 18,0 нм из ионов Не+, которые находятся в основном состоянии и покоятся.
Рубиновый лазер излучает в импульсе длительностью 0.1 мс энергию 10 Дж в виде узкого, почти параллельного пучка монохроматического света. Найти среднее за время импульса давление пучка света, если его сфокусировать в пятнышко диаметром 10 мкм на поверхность, перпендикулярную пучку, с коэффициентом отражения 0.5.
20.
Что такое оптическая пирометрия? Что такое яркостная температура?
В чем отличие характера взаимодействия фотона и электрона при фотоэффекте и эффекте Комптона?
Что такое спонтанное излучение? резонансное поглощение? вынужденное излучение? Объясните механизм возникновения этих явлений. В чем отличие спонтанного излучения от вынужденного?
Почему массы атомов многих элементов в таблице Менделеева отличаются от целых чисел?
Покоящийся ион Не+ испустил фотон, соответствующий головной линии серии Лаймана. Этот фотон вырвал фотоэлектрон из покоящегося атома водорода, который находился в основном состоянии. Найти скорость фотоэлектрона.
Параллельный пучок монохроматических лучей с длиной волны 0.5мкм падает нормально на зачерненную поверхность и производит давление 10-8 Па. Определите концентрацию фотонов в потоке и его интенсивность (число частиц, падающих на единичную поверхность в единицу времени)
21.
Для трех значений температуры Т1 > Т2 > ТЗ нарисуйте примерный вид графиков универсальной функции Кирхгофа г:, а) г - как функция частоты; б) г - как функция длины волны.
Как с помощью уравнения Эйнштейна объясняются законы фотоэффекта?
Объясните, в чем теория атома Бора несовместима, с квантовой механикой.
Что общего у различных изотопов одного и того же химического элемента? Чем они различаются?
Нейтрон с кинетической энергией Т=25 эВ налегает на покоящийся дейтрон (ядро тяжелого водорода). Найти дебройлевские длины волн обеих частиц в системе их центра масс.
Красная граница фотоэффекта у рубидия равна 0.81 мкм. Определите максимальную скорость фотоэлектронов при облучении рубидия монохроматическим светом с длиной волны 0.4 мкм. Какую задерживающую разность потенциалов нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратился фототок? На сколько нужно изменить задерживающую разность потенциалов при уменьшении длины волны падающего света на 2 нм?
22.
На фарфоровой тарелке имеется темный рисунок. Почему, если ее быстро вынуть из печи, где она нагревалась до высокой температуры, и рассматривать в темноте, наблюдается светлый рисунок на темном фоне?
Может ли золотая пластинка служить фотосопротивлением? Почему?
Сформулируйте постулаты Бора. Как с их помощью объясняется линейчатый спектр атома водорода.
Как и во сколько раз изменится число ядер радиоактивного вещества за время, равное трем периодам его полураспада?
Найти дебройлевскую длину волны релятивистских электронов, подлетающих к аноду рентгеновской трубки, если длина волны коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра равна 10 пм.
При некотором минимальном значении задерживающей разности потенциалов фототок с поверхности лития, освещаемого светом с частотой , прекращается. Изменив частоту света в 1.5 раза , установили, что для прекращения фототока достаточно увеличить
задерживающую разность потенциалов в 2 раза. Чему равна частота падающего света?
23.
Запишите формулу Рэлея-Джинса для теплового излучения. Что известный физик Эренфест имел ввиду, когда говорил об
"ультрафиолетовой катастрофе"?
При замене одного металла другим пороговая длина волны фотоэффекта возрастает. Что можно сказать о работе выхода этих двух металлов?
Объясните на основе закона сохранения импульса, почему фотоны, испускаемые атомом водорода, имеют чуть меньшую энергию, чем предсказывает второй постулат Бора.
Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после двух альфа распадов ядер его атома?
Найти длину волны рентгеновского излучения, если максимальная кинетическая энергия комптоновских электронов Tmax=0.1 МэВ.
24.
Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения. Какой физический смысл имеет универсальная функция Кирхгофа?
Нарисуйте график зависимости фототока Iф от напряжения U между электродами. Как изменится этот график, если: а) частота света,
освещающего фотокатод, увеличится в два раза? б) интенсивность света увеличится в два раза?
Почему в спектре водорода так много линий, если у атома водорода всего лишь один электрон?
Почему деление тяжелых ядер и синтез легких ядер сопровождается выделением большого количества энергии? Когда на один нуклон выделяется большая энергия? Почему?
Частица находится в основном состоянии в одномерной прямоугольной потенциальной яме ширины L с абсолютно непроницаемыми стенками (0<x<L). Найти вероятность пребывания частицы в области L/3<x<2L/3.
При взаимодействии свободного электрона с квантом света длиной волны 0.01 нм комптоновское смещение оказалось равным 0.0024нм. Определите: а) угол рассеяния кванта; б) энергию рассеянного кванта; в) энергию, переданную электрону отдачи.
25.
Перечислите известные вам опытные факты, подтверждающие наличие у света корпускулярных свойств.
Когда свет с широким диапазоном длин волн проходит через газообразный водород при комнатной температуре, то наблюдаются линии поглощения только серии Лаймана. Почему не наблюдаются линии поглощения других серий?
При изучении бета-распада 23Mg в момент to=0 был включен счетчик. К моменту он зарегистрировал Ni бета-частиц, а к моменту в 2,66 раза больше. Найти среднее время жизни данных ядер.
На какой угол рассеялся гамма-квант с энергией 0.8 МэВ в результате столкновения с покоившимся электроном, если известно, что скоросгь электрона отдачи составляет 0.6С? (С - скорость света).
26.
Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и правило смещения Вина для теплового излучения. Каков физический смысл энергетической светимости черного тела?
Приведите все известные вам примеры использования явления фотоэффекта в науке, технике, быту и т.д.
Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.
В кровь человека ввели небольшое кол-во раствора, содержащего 24Na с активностью А=2000 Бк. Активность 1 см3 крови через t=5,0 ч оказалась А'=0,267 Бк/см3. Период полураспада данного радиоизотопа Т=15 ч. Найти объем крови человека.
Исходя из того, что энергия ионизации атома водорода Еi=13.6эВ, определить первый потенциал возбуждения этого атома.
27.
Каков физический смысл спектральной поглощательной способности тела? В каких единицах она измеряется?
Исходя из корпускулярных представлений о свете, определите давление светового пучка интенсивности I, падающего на идеальное зеркало под углом .
Сколько тепла выделяется при образовании одного грамма 4Не из, дейтерия -Н? Какая масса каменного угля с теплотворной способностью 30кДж/г эквивалентна этому теплу?
Фотон с энергией 0.46 МэВ рассеялся под углом 120 градусов на покоившемся свободном электроне. Найдите: а) энергию рассеянного кванта; б) относительное изменение частоты фотона; в) энергию, переданную электрону отдачи (поглощенную покоившимся электроном).
28.
Объясните, почему Нильсу Бору для создания теории атома водорода понадобилось выдвигать два постулата. В чем состоит смысл постулатов Бора?
В чем состоит суть явления фотоэффекта? Какие виды фотоэффекта вы знаете'?
Каков физический смысл спектральной плотности энергетической светимости (излучательности) тела? В каких единицах она измеряется?
Как, исходя из соотношения неопределенностей, объяснить наличие естественной ширины спектральных линий?
Вычислить с помощью табличных значений масс нуклидов энергию на один нуклон, которая выделяется при протекании реакции. Сравнить полученную величину с энергией на один нуклон, освобождающейся при делении ядра 235U.
Используя теорию Бора, определить изменение орбитального механического момента электрона при переходе его из возбужденного состояния (п=2) в основное с испусканием фотона с длиной волны 0.121мкм.
29.
Что из себя представляет оптический резонатор? Почему он необходим . для получения генерации света в лазерах?
Определить с помошыо табличных значений масс нуклидов энергию следующих реакций: a) 7Li(p,n)7Be; б) 9Ве(п, гамма-квант)10Ве.
Потенциал ионизации водородного атома равен I3.6B. Исходя из этого, определить, сколько линий серии Бальмера попадают в видимую часть спектра (границами видимой части спектра считать 350нм и 750нм).