Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

коллоквиум

.pdf
Скачиваний:
246
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
5.73 Mб
Скачать

что энергии электронов в атомах могут принимать только определенные дискретные значения. Состояния, отвечающие этим значениям энергии, называются энергетическими уровнями. Т.к. энергия определяется радиусом орбиты,

то каждому энергетическому уровню атома отвечает орбита определенного избранного радиуса. Основному энергетическому уровню атома соответствует орбита наименьшего радиуса. Нормально электрон находится на этой орбите. При сообщении достаточно большой энергии( при столкновении друг с другом) электрон переходит на другой энергетический уровень, т.е. перескакивает на одну из внешних орбит. В таком возбужденном состоянии атом неустойчив. Через некоторое время электрон

переходит на более низкий уровень, т.е. перескакивает на орбиту меньшего радиуса. При переходе электронов на более низкие уровни излучаются спектральные линии. Совокупность линий, отвечающих переходам на один и тот же нижний уровень, образует спектральную серию. Переход электрона с дальней орбиты на ближнюю сопровождается испусканием светового кванта. При переходе электрона с

уровней на основной уровень излучаются спектральные линии Сирии Лаймана (они лежат в невидимой ультрафиолетовой области спектра). При переходе

электрона на уровень

с уровней

излучаются спектральные линии серии

Бальмера (они лежат в видимой оптической области). При переходе электрона на

уровень

с высоких уровней

излучаются линии серии Пашена (они лежат в

невидимой инфракрасной области спектра). Имеются и другие серии линий в спектре

атома водорода, соответствующие переходам на уровни с более высоких уровней.

г). Почему деление тяжелых ядер и синтез легких ядер сопровождается выделением большого количества энергии? Когда на один нуклон выделяется большая энергия? Почему?

2. Частица находится в основном состоянии в одномерной прямоугольной потенциальной яме ширины Lс абсолютно непроницаемыми

стенками (0<x<L). Найти вероятность пребывания частицы в областиL/3<x<2L/3.

З.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.

Билет 25

а). Что называют серым телом? Какой физический смысл имеет коэффициент излучения теплового излучателя (коэффициент черноты)?

Серое тело – это тело, поглощательная способность которого < 1 и не зависит от длины волны падающего излучения и температуры тела. Поглощательную способность называют еще и коэффициентом черноты.Поглощательная способность тела αλ,T - число, показывающее, какая доля энергии излучения, падающего на поверхность тела,

поглощается им в диапазоне длин волн от λ до λ+dλ, т.е.

.

Тело, для

которого αλ,T=const<1 во

всем

диапазоне

длин

волн

называют

серым.

Физический смысл коэффициента черноты: он показывает какая доля энергии падающего излучения поглощается телом.

б). Перечислите известные вам опытные факты, подтверждающие наличие у света корпускулярных свойств.

в). 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?

Серия поглощения Лаймана соответствует переходам электрона в атоме водорода с

основного состояния Атом находится в основном, а не в возбужденном состоянии. Действительно, для перехода атома в возбужденное состояние требуется сообщить атому энергию. Такая энергия передается атомам при столкновении их друг с

другом. При комнатной температуре

средняя кинетическая энергия атомов

газа

Эта энергия совершенно

недостаточна для перевода атома в возбужденное состояния. Для этого требуется энергия порядка нескольких электровольт

г). 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)?

Состояние частицы в квантовой механике описывается заданием волновой

функции , являющейся функцией пространственных координат и времени. Определяя состояние частицы, следует указать способ определения вероятности обнаружения частицы в различных точках пространства в данный момент времени.

Квадрат

модуля

волновой

функции

определяет

плотность

вероятности того, что в момент времени

частица может быть обнаружена в точке

пространства

 

с

координатами ,

и . Следовательно

.

2. 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.

 

3.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).

Билет 26

а). Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и правило смещения Вина для теплового излучения. Каков физический смысл энергетической светимости черного тела?

Закон Стефана-Больцмана устанавливает зависимость энергетической светимости от температуры. Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна

, т.е.

, где

 

-

постоянная Стефана-Больцмана.

 

 

 

Правило смещения Вина:

 

, где

- постоянная Вина.

Экспериментальное значение постоянной Вина равно:

Поток энергии, испускаемый единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям ( в пределах телесного угла ) во всем спектральном

диапазоне называется энергетической светимостью

. Энергетическая

светимость является функцией температуры.

 

б). Приведите все известные вам примеры использования явления фотоэффекта в науке, технике, быту и т.д.

в). Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.

Бор сделал попытку сформулировать законы движения электронов в атоме на основе представлений о том, что атом является устойчивой системой и что энергия, которую может излучать или поглощать атом, квантуется. Также он предположил, что из всего

многообразия возможных орбит, которые вытекают из

реализуются

только удовл. условию квантования:

Т.е. при

переходе с орбиты на орбиту энергия меняется порциями, кратными

Это Боровское

правило квантования или правило отбора. Для устранения противоречия модели Резерфорда, Бор предположил, что излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При каждом таком переходе излучается квант энергии, равный разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит

переход:

г). Каков физический смысл коэффициентов Эйнштейна для спонтанного излучения, резонансного поглощения, вынужденного излучения?

Коэффициенты Эйнштейна определяют вероятности переходов атомов с уровня на

уровень при спонтанном излучении

. Вероятность вынужденного

перехода пропорциональна спектральной объемной плотности энергии

вынужденного излучения с частотой

.

Коэффициенты

- называются коэффициентами Эйнштейна. Они зависят

от направления процесса, и определяются только начальным и конечным состояниями

атома: .

2. 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.

3.Исходя из того, что энергия ионизации атома водорода Еi=13.6эВ, определить первый потенциал возбуждения этого атома.

Билет 27

а). Каков физический смысл спектральной поглощательной способности тела? В каких единицах она измеряется?

Поглощающая способность тела есть функция частоты и температуры. По

определению

не может быть больше единицы. Для тела, полностью

поглощающего упавшее на него излучение всех частот,

Такое

тело называется абсолютно черным. Тело, для которого

 

называют серым.

б). Исходя из корпускулярных представлений о свете, определите давление светового

пучка интенсивности I, падающего на идеальное зеркало под углом .

в). В чем состоит суть ядерной модели атома, предложенной Резерфордом? На основании результатов каких экспериментов Резерфорд ее предложил? Почему ядерная модель атома оказалась несостоятельной?