Физика ч.3 РП
.pdfД = 2dkn +
где: dk - толщина клина в том месте, где наблюдалось к-с кольцо;
и - показатель преломления среды, заполняющей пространство между линзой и стеклянной пластиной (для воздуха п=1);
Х/2 - добавочная разность хода при отражении луча 2 (т. В) от оптически более плотной среды («потеря» половины длины волны).
Так как по условию задачи кольцо темное, запишем условие минимума интенсивности света:
A = {2k + l)~
или
2<4и + | = (2£ + 1 ) | .
Отсюда 2djcn = k'K и
_ 2d/fti Х =
Толщина dk и радиус кольца rk связаны соотношением, которое можно получить из геометрии рис. 1:
|
rj;=R2-(R-dk)2 |
= |
2Rdk-dl |
Так как |
то r^л = 2Rd/c |
и |
|
к2R
Для определения радиуса линзы R используем формулу оптической
силы тонкой линзы: |
|
|
|
|
|
D = 1 |
[ п 2 |
1 |
1 |
• + |
1 |
|
"1 |
|
R |
|
R • |
где: D - оптическая сила линзы; щ - |
абсолютный показатель преломления |
||||
вещества линзы; щ - абсолютный показатель преломления вещества окружающей среды; Ri, R2 - радиусы сферических поверхностей линзы (для плоской поверхности Л2«оо ).
Таким образом
R = V"j ,
D
20
|
|
|
1 R |
2 ( — |
- 1 ) |
|
|
|
|
|
m |
|
|
Подставив dk в выражение для X, получим |
|
|||||
|
|
2 ггкПп |
= — * |
; |
(«,=!)• |
|
|
|
я. = — * |
||||
|
|
2 ( ^ - 1 )к |
К^-1) |
|
|
|
|
|
"1 |
|
"1 |
|
|
Произведя |
вычисления в |
единицах |
системы СИ, получим, что |
|||
А,=4,9-10"7М. |
|
|
|
|
|
|
Пример 2 |
|
|
|
|
|
|
Для |
частицы, находящейся |
в потенциальном ящике шириной а, ста- |
||||
ционарная |
часть |
волновой функции |
имеет |
вид |
(2 |
|
^F = J—sin Ах, где к=пж/а, |
||||||
|
|
|
|
|
|
\а |
п =1,2,3, |
Вычислить: 1) вероятность того, что частица находится на рас- |
|||||
стоянии — а от края ящика с точностью до 0,01а, если энергия соответствует
8
пятому уровню; 2) вероятность нахождения частицы на первом энергетиче-
ском уровне во второй четверти |
потенциального ящика. |
|
Решение |
|
|
1. Волновая функция частицы, находящейся на пятом энергетическом |
||
уровне (п=5) на расстоянии ле=- а будет иметь вид |
||
¥ 5 |
с а |
[2 . |
sin—-—г |
= 1J——sin5nr . |
|
|
8 |
U |
Вероятность нахождения частицы в малой области Д=0,01а равна |
||
Д= AW = М 2 Д х = -аs i n 2 |
5л(0,01а) = 0,017. |
|
2. Чтобы найти вероятность нахождения частицы в конечных преде- |
||
лах, нужно взять интеграл от плотности вероятности в заданных пределах
х2
W = \dW= J ^(xfcfct .
Волновая функция частицы находящейся на первом энергетическом уровне имеет вид
21
тогда вероятность нахождения частицы во второй четверти потенциального ящика (ху=а!4, х2=а/2) будет равна
|
|
|
|
|
(2п |
|
а . 2 7 . г ( п V |
|
а/21 - cos^— х |
||||
|
2 7 |
dx = |
||||
W = a L m |
[ а Х |
Г = а [ |
||||
|
||||||
/2 |
а |
1 . (2% |
|
= — + — « 0,409 |
||
а/ |
2л 2 sin \ |
а X |
|
|||
|
4 2п |
|||||
/4 |
|
|
|
|
|
|
Пример 3
Определить энергию быстрых нейтронов возникающих в результате реакции
^Be+^He-^gC+Qn
Решение
Энергия такой реакции будет равна
Q = 1(«Ве + отНе )'- {тс + тп )]'9 3 1 = 5,7Л/эб.
Эта энергия по закону сохранения энергии идет на сообщение кинетической энергии углероду и нейтронам, следовательно, Q=Ekn+Ekc.
Откуда
Ekn=Q-Eitc, где Ekc= m<.Fc2/2, Vc - скорость углерода.
Скорость углерода Vc найдем из закона сохранения импульса:
mnVn+mcVc=0^Vc=--+Vn, |
т„ |
|
||||
т с |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
mnvn |
|
тп _ Еы |
тп |
2 \ т с |
|
2 |
|
тс |
тс' |
|
Кинетическая энергия |
нейтронов будет равна |
|
||||
|
, |
|
|
|
|
|
Eh,=Q-Ec=Q-Ekn^B-. |
|
т г |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
5.7 |
|
|
|
Екп = |
1 + |
^ |
= 5,27 Мэв. |
|||
|
1 + — |
|
|
|
||
|
|
|
12 |
|
|
|
5. КОНТРОЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Для зачета по III части курса необходимо:
1) выполнить и защитить контрольную работу № 4;
22
2)выполнить и защитить 4 лабораторные работы;
3)получить зачетное количество баллов в контрольном тесте.
Вариант контрольного теста (пример)
1. Интерференция наблюдается в плоскопараллельной, однородной пластине, освещенной параллельным пучком монохроматического света. Какой будет интерференционная картина, если разность хода равна Х/2?
1) |
равномерно освещенной; |
3) темной; |
2) |
немонотонно освещенной; |
4) светлой. |
Укажите номер правильного ответа.
2. На рисунке изображена волновая поверхность, разбитая на зоны Френеля. Чему равно расстояние от внешней границы s К-ой зоны до точки Р?
1)Ьк=к±; |
|
3)Ьк=Ь + ±; |
|
|
Рис. 2 |
1)Ьк =Ь + к |
4 |
) Ь к = а + Ь ^ . |
Укажите номер правильного ответа.
3.Какие лучи дифракционная решетка отклоняет сильнее:
1)фиолетовые;
2)красные;
3)фиолетовые и красные лучи дифракционная решетка отклоняет одинаково;
4)правильного ответа нет.
Укажите номер правильного ответа.
4. Интенсивность света, проходящего через две призмы Николя (поляризатор и анализатор), определяется законом Малюса:
1) J = Jo cos |
2 |
а ; |
|
1 |
|
|
|
|
|
2) J = - J 0 c o s a ; |
|||||
1 |
|
|
2 |
a; |
4) J = 70 sin |
7 |
a , |
3) J =—Jq cos |
|
|
|||||
23
где /-интенсивность естественного света, падающего на поляризатор; а - угол между главными сечениями поляризатора и анализатора.
Укажите номер правильного ответа.
5.Максимальная энергия фотоэлектронов при фотоэффекте определяется:
1)интенсивностью падающего излучения;
2)работой выхода из вещества;
3)числом, упавших на вещество фотонов;
4)частотой падающего излучения.
Укажите номер правильного ответа.
6. В каком из нижеперечисленных опытов доказывается дискретность внутренней энергии атомов?
1)опыт Резерфорда;
2)опыт Дэвиссона и Джермена;
3)опыт Франка и Герца;
4)опыт Боте.
Укажите номер правильного ответа.
7. Какое из нижеприведенных соотношений описывает длину волны де Бройля X, если v скорость микрочастиц массы nil
1) |
X = |
h/cm; |
3) X = h / hem; |
2) |
X = |
h/mv; |
4) k - h / m v . |
Здесь: h = h/'2n - постоянная Планка; с- скорость света. Укажите номер правильного ответа.
8.Волновая функция описывает:
1)плотность вероятности обнаружить частицу в данной точке пространства;
2)вероятность обнаружить частицу в данный момент времени;
3)состояние одной частицы;
4)изменение состояния во времени.
Укажите номер правильного ответа.
9. Как изменится заряд ядра Z и массовое число А при альфа-распаде?
Из ниже перечисленных выберите верное. |
|
|
|
1) Z'=Z+2, |
АЧ4+2; |
3) Z'=Z-2, |
A'=A-4; |
2) Z'=Z+2, |
. 444 - 4; |
4)Z'=Z-2, |
A' -A 2. |
24
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 6.1. Литература обязательная
1.Трофимова Г.И. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1998.
2.Савельев И.В. Курс физики. - М.: Наука, 1999.
3.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1999.
4.Матвеев А.Н. Оптика. - М.: Высшая школа, 1986.
5.Чертов А.Г., Воробьев АЛ. Задачник по физике. - М.: Высшая школа, 1998.
6.2.Литература дополнительная
6.Шпольский Э.В. Атомная физика. - М.: Наука, 1985.
7.Айзенцон А.Е. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1996.
8.Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. - М.: Наука,1987.
9.Шехтер В.М., Ансельм А.А. Атом и квантовая механика. - М.: Знание, 1984.
6.3.Учебно-методические материалы
10.Методические указания к лабораторным работамТомск: Изд. ТПУ, 2003.
11.Методические указания по решению задач - Томск: Изд. ТПУ,
2004.
12.Рабочие тетради - Томск: Изд. ТПУ, 2002.
25