Квантовая оптика

2.1. Черное тело находится при температуре Т₁= 3000 К При остывании тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на  = 8 мкм. Определите температуру Т₂, до которой тело охладилось.

2.2. Муфельная печь потребляет мощность N = 1 кВт. Температура ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадью S = 25 см² равна T =1200 К. Определите степень черноты излучающего отверстия.

2.3. Энергетическая светимость черного тела R_T = 10 кВт/м². Определите длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.

2.4. Максимум спектральной плотности энергетической светимости Солнца приходится на длину волны _m = 500 нм. Определить:

1) энергетическую светимость; 2) поток энергии, излучаемой Солнцем.

Радиус Солнца r_C = 6,9510⁸ м.

2.5. На какую длину волну волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости черного тела, имеющего температуру человеческого тела?

2.6. Поток энергии , излучаемый из смотрового окошечка плавильной печи, равен 34 Вт. Определить температуру Т печи, если площадь отверстия S = 6 см².

2.6. Средняя энергетическая светимость R_T поверхности Земли равна 0,54 Дж/(см^2. мин). Какова должна быть температура Т поверхности Земли, если условно считать, что она излучает как серое тело с коэффициентом черноты = 0,25?

2.7. Черное тело имеет температуру Т₁ = 500 К. Какова будет температура Т₂ тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в п = 5 раз?

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

2. 9. Определить поглощательную способность _T серого тела для которого температура, измеренная радиационным пирометром, T_рад= 1,4 кК, тогда как истинная температура T тела равна 3,2 кК

2 .10. Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (_кр = 780 нм) на фиолетовую (_ф = 390 нм)?

2.11. Определить красную границу фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны  = 400 нм, максимальная скорость фотоэлектронов равна 0,65 Мм/с.

2.12. На рис.2.1. приведены вольтамперные характеристики двух вакуумных фотоэлементов, освещенных одним источником (расстояния до источника одинаковы). Чем отличаются эти фотоэлементы?

2 .13. На рис.2.2 схематически представлены вольтамперные характеристики одного фотоэлемента. Объясните причину различия этих кривых?

2.14. На поверхность лития падает монохроматический свет ( = 310 нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определите работу выхода (в электрон-вольтах).

2.15. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн ₁ = 0,35 мкм и ₂ = 0,54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются в 2 раза. Найти работу выхода с поверхности этого металла.

2.16. Определить красную границу фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны  = 400 нм, максимальная скорость фотоэлектронов равна 0,65 Мм/с.

2.17. На цинковую пластину направлен монохроматический пучок света. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов U = 1,5 В. Определить длину волны , света, падающего на пластину.(Работа выхода электрона из цинка А = 4,0 эВ)

2.18. Красная граница фотоэффекта для цинка ₀ = 310 нм. Определить максимальную кинетическую, энергию фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны  = 200 нм.

2.19. Фотон с энергией  = 10 эВ падает на серебряную пластину и вызывает фотоэффект. Определить импульс p, полученный пластиной, если принять, что направления движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластин. (Работа выхода электрона из серебра А = 4,7 эВ)

2.20. На фотоэлемент с катодом из лития падает свет с длиной волны  = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов U_тin , которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок. (Работа выхода электрона из лития А = 2,3 эВ)

2.21. Найти давление на стенки электрической 100-ваттной лампы. Колба лампы – сфера радиусом 5 см. Стенки лампы отражают 10% падающего света; потерями на поглощение пренебречь.

2.22. Пучок монохроматического света падает нормально на зеркальную плоскую поверхность. Поток энергии Ф = 0,6 Вт. Определите силу давления, испытываемую этой поверхностью.

2.23. Найти давление на стенки электрической 150-ваттной лампы, принимая, то вся потребляемая мощность идет на излучение, стенки лампы отражают 15% падающего света; потерями на поглощение пренебречь. Колба лампы – сфера радиусом 4 см.

2.24. Давление р монохроматического света с длиной волны  = 500 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на поверхность площадью S = 40 см² за время t = 2 секундам.

2.25. На зеркальную поверхность нормально падает монохроматический свет с длиной волны  = 550 нм, поток излучения  = 0,45 Вт. Определите: 1) число фотонов N, падающих на поверхность за время t = 3 с; 2) силу давления, испытываемую этой поверхностью.

2.26. Определите энергию и импульс фотона, которому соответствует длина волны  = 380 нм (фиолетовая граница видимого спектра).

2.27. Определите длину волны  энергию и импульс р фотона с энергией  - 1 МэВ.

2.28. Определите длину волны  фотона, импульс р, которого равен импульсу электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов U = 100 В.

2.29. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого  = 2 пм?

2.30. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого  = 0,5 мкм?