Квантова і ядерна фізика

Скачати 372.92 Kb.

Назва	Квантова і ядерна фізика
Сторінка	3/4
Дата	21.04.2013
Розмір	372.92 Kb.
Тип	Закон

bibl.com.ua > Фізика > Закон

1 2 3 4

Задача 3.Визначити червоно хвильову межу фотоефекту для натрію, якщо робота виходу електрона з фотокатода дорівнює 2,3 еВ.

Розв’язання. Запишемо рівняння для червоної межі фотоефекту і обчислення з нього шукану довжину хвилі:

звідки

Обчислення:

Задача 4.

Тиск монохроматичного світла з довжиною хвилі

мкм на чорну поверхню

дорівнює 10^-7 Н/м². Скільки фотонів падає щосекунди на 1 м² поверхні?

Розв’язання.

9
Тиск світла визначається за формулою

, де Е_е=Ф_е/S – енергетична освітленість поверхні. Потік випромінювання Ф_е=

. Отже,

Звідси

Обчислення:

.

Задача 5.Визначити частоту світла, випромінюваного атомом водню, при переході електрона на рівень з головним квантовим числом і = 2, якщо радіус орбіти електрона змінився в 9 раз.

Розв’язання.

Частоту світла, випромінюваного атомом водню, визначають за формулою:

, де R – стала Ридберга; n – номер орбіти, з якої переходить електрон; і = 2 – номер орбіти, на яку переходить електрон.

З формули

для радіуса орбіти випливає, що

Поділимо і помножимо праву частину рівності (1) на і² ; одержимо

.

Обчислення:

10

2,65·10⁸ см/с. Враховуючи хвильові властивості електронів, визначити відстань між двома максимумами першого порядку в дифракційній картині, отриманій на екрані віддаленому, на L=10 см від щілини.

1.124. Знайти довжину хвилі де Бройля для атома водню, який рухається при температурі Т=293K з найбільш вірогідною швидкістю.

1.125. Розглядаючи електрон як класичну частинку, яка рухається у атомі водню по круговій орбіті довкола нерухомого протона, виразити швидкість v електрона і його механічну енергію W через радіус r орбіти.

1.126.Виходячи із спільної формули для фазової швидкості (v_фаз=ω/к) визначити фазову швидкість хвилі де Бройля , яка вільно рухається із сталою швидкістю

частинки в нерелятивістському і релятивістському випадках.

1.127.Електрон з кінетичною енергією T= 4эВ локалізований в області розміром l=1мкм. Оцінити за допомогою співвідношення невизначеностей відносну невизначеність його швидкості.

1.128.Визначити за допомогою співвідношення невизначеностей мінімальну кінетичну енергію електрона, який рухається усередині сферичної області діаметром d=0.1 нм.

1.129. Ширина сліду електрона ( що має кінетичною енергією Т=1,5 кеВ) на фотопластині, отриманого за допомогою камери Вільсона, складає Δх=1мкм. Визначити, чи можливо по даному сліду виявити відхилення в русі електрона від законів класичної механіки.

1.130. Середня кінетична енергія в незбудженому атомі водню дорівнює 13,6еВ. Виходячи із співвідношення невизначеності, знайти найменшу неточність, з якою можна обчислити координату електрона в атомі.

1.131.Визначити відносну невизначеність імпульсу частинки, якщо допустити, що невизначеність її координати дорівнює довжині хвилі де Бройля.

27

d=0,15 нм. Визначити швидкість нейтронів, якщо брегівське відбивання першого порядку спостерігається, коли кут ковзання θ =30⁰

1.114.Визначити, як зміниться довжина хвилі де Бройля електрона в атомі водню під час переходу його з четвертої борівської орбіти на другу.

1.115.Електрон, початковою швидкість якого можна знехтувати, минув прискорюючу різницю потенціалів U. Знайти довжину хвилі де Бройля для 2-х випадків: U₁=51 В, U₂=510 кВ.

1.116. Знайти довжину хвилі де Бройля для електрона, що має кінетичну енергію 1) W_k1=10КэВ 2) W_k2=1МэВ.

1.117.Заряджена частка прискорена різницею потенціалів U=200В має довжину хвилі де Бройля λ=2,02 нм. Знайти масу частки, якщо її заряд чисельно дорівнює заряду електрона.

1.118.Обчислити довжину хвилі де Бройля для протона, який рухається зі швидкістю 0,6с.

1.119. У досліді Девіссона і Джермера, що виявили дифракційну картину при відбиванні пучка електронів від природної дифракційної гратки монокристала нікелю, виявилось, що в напрямі, який становить кут α = 55⁰ з напрямом падаючих електронів, спостерігається максимум відбивання четвертого порядку при кінетичній енергії електронів Т=180 еВ. Визначити відстань між кристалографічними площинами нікелю.

1.120.Знайти довжину хвилі де Бройля для електрона який рухається зі швидкістю V=2 10⁸м/с.

1.121. Знайти довжину хвилі де Бройля для електрона, що має кінетичною енергією Т=3 еВ.

1.122. α-частинка рухається по колу радіусом R=8,3 мм в однорідному магнітному полі напруженість якого H=18,9кА/м. Знайти довжину хвилі де Бройля для частинки

1.123.На вузьку щілину шириною 1 мкм направлений паралельний пучок електронів, що мають швидкість

26

Задача 6. Визначити довжину хвилі де Бройля, якщо кінетична енергія електрона дорівнює 0,5 кеВ

Розв’язання.

Довжину хвилі де Бройля визначають за формулою

.

З виразу для кінетичної енергії

знайдемо

.

Підставивши

, дістанемо

.

Обчислення:

Задача 7.Обчислити дефект маси та енергію зв’язку ядра

.

Розв’язання.

Дефект маси визначають за формулою

.

Цю формулу доцільно перетворити так, щоб до неї входила маса

нейтрального атома, дефект маси якого визначається так:

, де

- маса нейтрального атома водню;

=0,00055а.о.м. – маса електрона.

Обчислення: використавши табличні значення для ізотопу азоту

, знайдемо

11

Енергія зв’язку ядра

Задача 8. Виділяється чи поглинається енергія під час ядерної реакції

Обчислити цю енергію.

Розв’язання.

Для обчислення енергії ядерної реакції

треба визначити дефект маси реакції

. Якщо

виражати в а.о.м., то

.

Дефект маси

.

Оскільки число електронів до і після реакції зберігається, то замість значень мас ядер скористаємось значеннями мас нейтральних атомів:

Реакція відбувається з виділенням енергії, оскільки

Обчислення:

Задачі для самостійного розв’язання:

1.1. Є два абсолютно чорних джерела теплового випромінювання. Температура одного з них Т₁=2500 К. Найти температуру іншого джерела, якщо довжина хвилі, що відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності на Δλ=0,5мкм більше довжини хвилі відповідній максимуму спектральної густини енергетичної світності першого джерела

1.2.Визначити енергію W, що випромінюється за час t=1 хв з оглядового віконця площею S=8 см² плавильної печі, якщо її температура T=1,2кК

1.3. Визначити, у скільки разів необхідно зменшити термодинамічну температуру чорного тіла, щоб його енергетична світимість послабилась у 16 разів.

1.4. Температура внутрішньої поверхні муфельной печі при відкритому отворі площею 30 см² дорівнює 1,3 кК. Приймаючи, що отвір печі випромінює як чорне тіло,

12

U=1В і 100В

1.104.Знайти довжину хвилі де Бройля для тих протонів, що пройшли прискорюючу різницю потенціалівU=1В і 100В.

1.105.Визначити довжину хвилі де Бройля для нейтрона, якій рухається з середньою квадратичною швидкістю при Т=290 К.

1.106.Дві однакові нерелятивістські частинки рухаються перпендикулярно одна одній з довжинами хвиль де Бройля λ₁ і λ₂ Знайти довжину хвилі де Бройля кожної частки в системі їх центру мас.

1.107. Заряджена частинка, що прискорена різницею потенціалів U=500 В, має довжину хвилі де Бройля λ =1,282 пм. Приймаючи заряд цієї частки рівним заряду електрона, визначити її масу.

1.108.Знайти довжину хвилі де Бройля для: 1) електрона який рухається із швидкістю V=10м/с 2) атома водню який рухається з середньою квадратичною швидкістю при температурі Т=300 K; 3) кульки масою m=1г, яка рухається з швидкістю V=1см/с.

1.109.Виведіть залежність між довжиною хвилі λ де Бройля релятивістською частинки і її кінетичної енергії.

1.110.Кінетична енергія електрона дорівнює 0,6 МеВ. Визначити довжину хвилі де Бройля.

1.111.Паралельний потік моноенергетичних електронів падає нормально на діафрагму з вузькою прямокутною щілиною шириною b=1мкм. Визначити швидкість цих електронів, якщо на екрані віддаленому від щілини на відстань l=50 см, ширина центрального дифракційного максимуму Δх = 0,36 мм.

1.112. Електрон рухається по колу радіусом 0.5 см в однорідному магнітному полі з індукцією 8·10^-3 Тл. Визначити довжину хвилі де Бройля електрона.

1.113Моноенергетичний пучок нейтронів, що отримуються в результаті ядерної реакції, падає на кристал з періодом

довжиною хвилі λ=4,86·10^-7м.

1.93. Використовуючи теорію Бору, визначити орбітальний магнітний момент електрона, який рухається по третій орбіті атома водню.

1.94. Визначити зміну орбітального механічного моменту електрона під час переходу його із збудженого стану в основний з випроміненим фотоном з довжиною хвилі λ=1,02·10^-7м.

1.95.Позитроній - атомна система, що складається з позитрона і електрона, обертається щодо спільного центру мас. Застосовуючи теорію Бору, визначити мінімальні розміри подібної системи.

1.96.Визначити швидкість v електрона на третій орбіті атома водню.

1.97.Визначити циклічну частоту ω електрона на третій орбіті атома водню в теорії Бору.

1.98.Визначити частоту v електрона на першій орбіті атома водню і еквівалентний струм.

1.99.Визначити частоту світла, який випромінюється атомом водню, під час переходу електрона на рівень з головним квантовим числом n=2, якщо радіус орбіти електрона змінився в к = 9 разів.

1.100.Електрон вибитий з атома водню, що знаходиться в основному стані, фотоном енергія якого ε =17,7 еВ. Визначити швидкість електрона за межами атома.

1.101. Застосовуючи теорію Бору до мезоатома водню ( у мезоатомі водню електрон замінений мюоном, заряд якого дорівнює заряду електрона, а маса в 207 разів більше маси електрона), визначити: 1) радіус першої орбіти мезоатома; 2) енергію іонізації мезоатома

1.102.Визначити імпульс і енергію 1) рентгенівського фотона 2) електрона, якщо довжина хвилі того і іншого дорівнює 10^-10м.

1.103. Знайти довжину хвилі де Бройля для тих електронів, що пройшли прискорюючи різницю потенціалів
24

визначити, яка частина потужності розсіюється стінками, якщо споживана піччю потужність складає 1,5кВт

1.5. Визначити, як і у скільки разів зміниться потужність випромінювання чорного тіла, якщо довжина хвилі, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності, змінилася від λ₁=720 нм до λ₂=400 нм.

1.6 Площа, обмежена графіком спектральної густини енергетичної світності чорного тіла, при переході від температури до температури збільшилася в 5 разів. Визначити, як зміниться при цьому довжина хвилі, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності абсолютно чорного тіла.

1.7. У результаті нагрівання чорного тіла довжина хвилі, яка відповідає максимуму спектральної густини енергетичної світності, змінилась від λ₁=2,7 мкм до λ₂=0,9мкм. Визначити, у скільки разів збільшилася: 1) енергетична світність тіла; 2) максимальна спектральна густина енергетичної світності тіла.

1.8.Визначити, яка довжина хвилі відповідає максимальній спектральній густині енергетичної світності, яка дорівнює 1,3·10¹¹ Вт/м²

1.9. Вважаючи нікель за абсолютно чорне тіло, визначити потужність, необхідну для підтримки температури розплавленого нікелю 1453 ⁰С незмінною, якщо площа його поверхні дорівнює 0,5 см². Втратами енергії знехтувати.

1.10. Металева поверхня площиною S =15см², нагріта до температури T=3кК, випромінює в одну хвилину 100 кДж енергії. Визначити: 1) енергію що випромінює ця поверхня, вважаючи її чорною; 2) відношення енергетичних світностей цієї поверхні і чорного тіла при даній температурі.

1.11. Приймаючи Сонце за чорне тіло і враховуючи, що його максимальній спектральній густині енергетичної світності відповідає довжина хвилі 500 нм, визначити: 1)

13

температуру поверхні Сонця; 2) енергію, яку випромінює Сонце у вигляді електромагнітних хвиль за 10хв; 3) масу, що витрачається Сонцем за цей час за рахунок випромінювання.

1.12. У скільки разів треба збільшити термодинамічну температуру чорного тіла, щоб його енергетична світність R

1 2 3 4

Схожі:

ПРОГРАМИ ДЛЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ ФІЗИКА ЕОТ). Фізика сьогодні стала не лише теоретичною основою сучасної техніки, а й невід'ємною її частиною. Свідченням цього є сучасна...	Причини низької успішності учнів з фізики. Шляхи підвищення мотивації навчання фізики Фізика стала грати роль теоретичної бази сучасної техніки, багато галузей якої (електротехніка, радіотехніка, електроніка, ядерна...
Володимир Юхимович Сторіжко народився у 1935 році. Закiнчив Харкiвський... Фізика атомного ядра та елементарних частинок". У 1993 роцi обраний членом-кореспондентом НАН України зі спеціальності "Ядерна фiзика,...	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ “АТОМНА ТА ЯДЕРНА ФІЗИКА” БУДОВА АТОМУ ТА ТЕОРІЯ БОРА Ретельне дослідження спектрів газоподібних речовині лужних елементів показує, що в них є визначені групи (серії) ліній, які описуються...
План-конспект інтегрованого уроку з української літератури та фізики... Організаційний момент ( 2 хв.) – привітання, перевірка присутніх, рефлексія (Який настрій у вас перед уроком?)	Фізика! Яке багате слово! «Сучасна техніка – це перш за все фізика в різних її застосуваннях». За допомогою цих знань сильна рука людини запустила космічні...
ЗАТВЕРДЖУЮ Робоча програма Фізика твердого тіла для студентів за спеціальністю 04020301. Фізика*	ЗАТВЕРДЖУЮ Робоча програма навчальної дисципліни «Загальна фізика (Механіка. Молекулярна фізика)» для студентів за напрямом підготовки
Урок фізики в 11 класі по темі: «Фізика атомного ядра» МЕТА: Узагальнити та систематизувати знання учнів з теми «Фізика атомного ядра». Розвивати самостійність та уважність. Виховувати...	№ уроку в темі Домашнє завдання сплановано згідно підручника Фізика. 10 клас: Підручник/ В. Г. Бар’яхтар Ф. Я. Божинова. – Х.: Видавництво «Ранок»,...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання