Контрольное задание 2.2

501. Свет прошёл путь 0,2 м в сероуглероде (n=1,63). Какой путь пройдёт свет за то же время в воде? Чему равна оптическая длина пути света в воде и сероуглероде?

502. Определить наименьшую толщину мыльной плёнки с показателем преломления n= 1,33 при которой станет видна интерференционная картина. На плёнку падает свет с длиной волны λ=0,6 мкм., наблюдение ведётся в отражённом свете.

503.Во сколько раз изменится радиус колец Ньютона, если пространство между плосковыпуклой линзой и стеклянной пластиной заполнить сероуглеродом с показателем преломления

n=1,637 ?

504. Длина волны света, падающего на просветлённую линзу оптического прибора, равна 0,6 мкм. Показатель преломления для жёлтых лучей 1,58. Вычислить наименьшую толщину просветляющей плёнки.

505. На стеклянную пластинку нанесён тонкий слой прозрачного вещества с показателем преломления n=1,4. Пластинка освещается пучком параллельных лучей длиной волны λ = 5400 , падающих на пластинку нормально. Какую минимальную толщину должен иметь слой, чтобы отражённые лучи имели наименьшую яркость?

506. Нормально к плоскости щели падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,546 мкм. Вычислить ширину щели, если первая светлая полоса считаемая от центральной светлой области дифракционной картины, наблюдается под углом 2^о к первоначальному направлению лучей.

507. На плоскую дифракционную решётку параллельным пучком падает свет с длиной волны 0,4 мкм. Определить углы, под которыми наблюдаются максимумы первого и второго порядков. Решётка имеет 500 штрихов на 1мм . Лучи падают нормально к плоскости решётки.

508. Определить наибольший порядок дифракционного спектра для спектральной линии с длиной волны 0,4047 мкм при наблюдении с помощью решётки, имеющей 500 штрихов на

1 мм.

509.Вычислить наибольший угол, на который может отклониться пучок монохроматических лучей дифракционной решётки, имеющей 10⁴ штрихов при ширине решётки 4 см. Длина волны падающего света 0,5460 мкм. Лучи падают нормально к плоскости решётки.

510. Дифракционная решётка длиной 15 мм имеет 100 щелей на 1мм. Может ли эта решётка разрешить линии 5000 и 5003в спектре второго порядка ?

511. Каково должно быть наименьшее число штрихов дифракционной решётки, чтобы она могла разрешить в первом порядке две спектральные линии с длинами волн 0,4752 мкм и 0,4748 мкм?

512. Луч света падает на поверхность ацетона (n=1,359). Каков угол преломления луча, если отражённый луч максимально поляризован ?

513. Под каким углом нужно отразить луч от корунда (n=1,77),

чтобы получить полную поляризацию отражённого луча ?

514. Найти угол полной поляризации для света, отражённого от стекла с показателем преломления 1,70.

515. Каков угол между главными плоскостями Николя, если световой поток, выходящий из анализатора, составляет 50 % от светового потока, проходящего через поляризатор ?

516. Определить, на сколько процентов уменьшится яркость светового пучка после прохождения через призму Николя, если на призму падает естественный свет. Потери энергии, связанные с поглощением и отражением света в призме Николя, составляют 12 %.

517. Яркость светового пучка уменьшилась в 9 раз в результате пропускания естественного света через призмы Николя. Определить угол между главными плоскостями призм Николя. Потери энергии, связанные с поглощением и отражением света в каждой призме Николя, составляют 10%.

518. Определить постоянную вращения для кварца, если кварцевая пластинка, вырезанная перпендикулярно оптической оси и помещённая между призмами Николя с параллельными плоскостями, полностью затемняет поле зрения. Толщина пластинки равна 4,02 мм.

519.Концентрация раствора сахара, налитого в стеклянную трубку, равна 0,3 г^. см^-3. Этот раствор вращает плоскость поляризации монохроматического света на 25^о. Определить концентрацию раствора в другой такой же трубке, если он вращает плоскость поляризации на 20^о.

520. Между скрещенными призмами Николя поместили пластинку кварца, вырезанную перпендикулярно оптической оси. Чтобы погасить свет, анализатор потребовалось повернуть на угол 22^о. Найти толщину пластинки, если опыт проводился с монохроматическим светом (λ=0,5 мкм), и постоянная вращения кварца для данной длины волны 29,7^о на 1мм.

521. Определить угол поворота плоскости поляризации для жёлтой линии натрия в сероуглероде под действием магнитного поля с индукцией в 1 Тл. Длина пути луча в сероуглероде 3 см. Постоянная вращения в магнитном поле (постоянная Верде) для сероуглерода равна

522. Угол максимальной поляризации при отражении света от кристалла каменной соли равен 57^о 05^!. Определить скорость распространения света в этом кристалле.

523.Вычислить массу, импульс и энергию фотона для излучения с длиной волны 0,4 мкм.

524.При какой температуре средняя кинетическая энергия атомов гелия сделается равной энергии фотона излучения с длиной волны 1 мкм ?

525.Вычислить энергию и длину волны фотона, масса которого равна массе покоя электрона.

526.Фотон рентгеновского излучения при столкновении со слабо связанным электроном передаёт ему 25% своей энергии. Определить длину волны фотона, если рассеяние происходит под углом 90^о к первоначальному направлению излучения.

527.Излучение с длиной волны 0,708 ^. 10^-10 м рассеивается графитом. Наблюдается излучение, рассеяние под углом 90^о. Определить угол между падающим фотоном и электроном отдачи.

528.В результате комптоновского рассеяния длина волны фотона с энергией 0,3 МэВ изменилась на 20 %. Определить энергию электрона отдачи.

529.Фотон с первоначальной энергией 0,4 МэВ испытал

комптоновское рассеяние под углом 90^о на свободном электроне. Определить энергию рассеянного фотона и кинетическую энергию электрона отдачи.

530.Определить угол рассеяния фотона, испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии равно 0,0362 .

531.Рентгеновские лучи с длиной волны 0,2 испытывают комптоновское рассеяние под углом 90^о . Найти изменение длины волны рентгеновских лучей при рассеянии и энергию электрона отдачи.

532.Поток энергии, излучаемый из смотрового окошка печи, равен 34 Вт. Определить температуру печи, если площадь отверстия 6 см².

533.Поток излучения абсолютно чёрного тела равен 1 кВт, максимум энергии излучения приходится на длину волны 450 нм. Определить площадь излучающей поверхности.

534.На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно чёрного тела при температуре 0^оС ?

535.Определить энергию, излучаемую за 1 мин из смотрового окошка площадью 8 см² плавильной печи, если её температура 1200 К.

536.Максимум спектральной плотности энергетической светимости звезды Арктур приходится на длину волны 580 нм. Принимая ,что звезда излучает как абсолютно черное тело, определить температуру поверхности звезды.

537.Мощность излучения абсолютно чёрного тела равна 10⁵ кВт. Найти площадь излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности его энергетической светимости, равна 700 нм.

538. Вычислить энергию, излучаемую за 1 мин с площади 1 см² абсолютно чёрного тела, температура которого 1000 К.

539.На какую длину волны приходится максимум

спектральной плотности энергетической светимости абсолютно чёрного тела, имеющего температуру, равную температуре человеческого тела, т.е. 37^оС?

540.Абсолютно чёрное тело имеет температуру 500К. Какова будет температура тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в 5 раз?

541.Температура верхних слоёв Солнца равна 5300 К. Считая

Солнце абсолютно чёрным телом , определить длину волны, которой соответствует максимальная спектральная плотность энергетической светимости.

542.Абсолютно чёрное тело имеет температуру 400 К. Какова будет температура тела , если в результате нагревания поток излучения увеличится в 10 раз ?

543. Какова должна быть температура абсолютно чёрного тела, чтобы максимум спектральной плотности энергетической светимости приходился на красную границу видимого спектра 760 нм?

544.Поток излучения абсолютно чёрного тела равен 10 кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину волны 800 нм. Определить площадь излучающей поверхности.

545. Красная граница фотоэффекта для цезия равна 653 нм. Определить скорость фотоэлектронов при облучении цезия фиолетовыми лучами длиной волны 400 нм.

546.На металлическую пластинку падает монохроматический свет длиной волны 413 нм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается, когда разность потенциалов тормозящего электрического поля равна 1 В. Определить работу выхода и красную границу фотоэффекта.

547.На цинковую пластинку падает монохроматический свет с длиной волны 220 нм. Определить максимальную скорость фотоэлектронов.

548. Какова должна быть длина волны ультрафиолетовых лучей, падающих на поверхность некоторого металла, чтобы скорость фотоэлектронов была равна 10000 км/с? Работой выхода пренебречь.

549.На поверхность лития падает монохроматический свет длиной волны 310 нм. Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определить работу выхода.

550.Будет ли иметь место фотоэффект, если на поверхность серебра направить ультрафиолетовые лучи длиной волны 300 нм?

551.Определить работу выхода электронов из натрия, если красная граница фотоэффекта 500 нм.

552. Найти величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равна 330 нм.

553.При фототоке с платиновой поверхности величина задерживающего потенциала оказалась равной 0,8 В. Найти длину волны применяемого облучения.

554. Работа выхода электронов из поверхности цезия равна 1,94 эВ. Какой длины волны свет облучает поверхность цезия, если фотоэлектроны вылетают со скоростью 6м/c?

555.Определить длину волны света, которым освещается поверхность металла, если фотоэлектроны имеют кинетическую энергию 4,5Дж, а работа выхода электрона из металла равна 7,5^. 10^-19 Дж.

556. Какова наименьшая частота света, при которой ещё наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла равна 3, 3 Дж?

557.Работа выхода электронов из калия равна 2,25 эВ. С какой скоростью вылетают электроны из калия, если его осветили монохроматическим светом с длиной волны 365 нм?

558.Определить длину волны ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 10⁵ м/с.

Работой выхода электронов из металла пренебречь.

Часть. 2.3.

Физика атома. Физика твердого тела. Физика ядра.

Программа

Атом

Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности ве­роятности для электрона в атоме водорода. Мезоатомы. Ширина уровней.

Многоэлектронные атомы

Спектр газообразного гелия. Орто- и парагелий. Неразличимость оди­наковых частиц в квантовой механике. Опыты по рассеянию тождествен­ных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Обменное взаимодейст­вие. Структура энергетических уровней в многоэлектронных атомах. Типы связей электронов в атомах. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

Молекула

Молекула водорода. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. Электронные, колебательные и вращательные состоя­ния многоатомных молекул. Молекулярные спектры.

Кристаллы в тепловом равновесии

Строение кристаллов. Экспериментальные методы исследования кри­сталлов. Точечные дефекты в кристаллах. Краевые и винтовые дислокации. Дислокации и пластичность. Акустические и оптические типы колебаний кристаллической решетки. Экспериментальные

методы исследования коле­бательного спектра кристаллов. Понятие о фононах. Законы дисперсии для акустических и оптических фононов. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах. Решеточная теплопроводность. Квазиимпульс фонона. Процессы переброса. Размерный эффект в теплопроводности кри­сталлов. Эффект Мессбауэра и его применение.

Электронный ферми-газ в ме­талле. Носители тока как квазичастицы. Электронные теплоемкость, и теп­лопроводность.

Электроны в кристаллах

Приближение сильной и слабой связи. Модель свободных электронов. Уровень Ферми. Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха. Зонная структура энергетического спектра электронов. Поверхность Фер­ми. Число и плотность числа электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики и полупроводники. Электропроводность полу­проводников. Понятие о дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о р-n переходе. Транзистор.

Явление сверхпроводимости. Куперовское спаривание электронов. Туннельный контакт. Эффект Джозефсона и его применение. Захват и квантование магнитного потока. Понятие о высокотемпературной сверхпро­водимости.

Элементы квантовой электроники

Теория возмущений для уравнения Шредингера. Вероятность пере­хода. Элементы квантовой теории излучения. Вынужденное и спонтанное излучение фотонов. Коэффициенты Эйнштейна. Тепловое равновесное из­лучение. Принцип работы квантового генератора. Открытый резонатор. Ла­зерная спектроскопия. Приложения квантовой электроники.

Атомное ядро

Строение атомного ядра. Модели ядра. Ядерные реакции. Радиоак­тивные превращения ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция де­ления. Ядерный реактор. Идея бридерного реактора. Проблема источников энергии. Термоядерный синтез. Энергия звезд. Управляемый термоядерный синтез.