Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ростовская-на-Дону государственная академия

сельскохозяйственного машиностроения

Кафедра «Физика»

Квантовая Оптика

Методические указания

к типовому расчету по физике

для студентов 2-го курса технических специальностей

всех форм обучения

Ростов-на-Дону

2006

Составители:

кандидат физико-математических наук, доцент В.А. Ваган

кандидат педагогических наук, доцент И.И. Джужук

кандидат физико-математических наук, доцент В.В. Шегай

УДК 537.8

Оптика: Метод. указания к типовому расчету по физике /РГАСХМ ГОУ, Ростов н/Д, 2006. — 25 с.

Дается необходимый теоретический материал, примеры решения задач и варианты заданий для самостоятельной работы.

Предназначены для студентов 2-го курса технических специальностей всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета академии

Рецензент	кандидат физико-математических наук, доцент
Научный редактор	кандидат физико-математических наук, доцент	В.А. Ваган

©

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ростовская-на-Дону государственная академия сельскохозяйственного машиностроения, 2006

Содержание

Краткие теоретические сведения ........................................................... 3

Примеры решения задач ......................................................................... 5

Варианты типовых заданий ....................................................................10

Задачи для самостоятельного решения .................................................11

Литература ...............................................................................................24

Краткие теоретические сведения

Энергетическая светимость абсолютно черного тела, т. е. энергия, излучаемая в секунду единицей поверхности абсолютно черного тела, определяется по закону Стефана-Больцмана:

R = T⁴,

где  = 5,6710^–8 Вт/(м²К⁴) — постоянная Стефана-Больцмана; T — абсолютная температура тела.

Если излучающее тело не является абсолютно черным, то энергетическая светимость определяется выражением:

R = kT⁴,

где k 1 — коэффициент «серости» тела.

Закон смещения Вина. Длина волны _m, на которую приходится максимум испускательной способности тела обратно пропорциональна абсолютной температуре тела:

_m = b/T,

где b = 2,910^–3 мК — постоянная Вина.

Энергия кванта света (фотона): E = h,

где h = 6,62510^–34 Джс — постоянная Планка;  — частота света.

Импульс фотона: p = h/c,

где с = 310⁸ м/с — скорость света в вакууме.

Масса фотона: m = h/c².

Световое давление определяется выражением:

Р = Е(1+)/с,

где Е — энергия, падающая перпендикулярно на единицу поверхности за единицу времени;  — коэффициент отражения света.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

где А — работа выхода электрона из металла; m — масса электрона; v — максимальная скорость вылетевших электронов.

Если v = 0, то ,

где ₀ — частота, соответствующая красной границе фотоэффекта.

Максимальная кинетическая энергия электрона связана с задерживающим напряжением:

где e = 1,610^–19 Кл — заряд электрона; U_з — задерживающее напряжение.

Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии фотона на свободном электроне определяется формулой:

где  — угол между направлением движения рассеянного фотона с длиной волны ^/ — и налетающего фотона с длиной волны ; m — масса покоя электрона.

Масса тела, движущегося со скоростью v, определяется соотношением:

где m₀ — масса покоящегося тела.

При движении тела его масса возрастает.

Полная энергия тела: E = mc².

Энергия покоящегося тела: E₀ = m₀c².

Кинетическая энергия тела: Е_к = mc² – m₀c².