Физика. Волькенштейн В.С. Квантовая природа света и волновые свойства частиц.

В данной главе представлены задачи по физике из раздела Квантовая природа света и волновые свойства частиц задачника Волькенштейна Е.А.

19.1 Найти массу m фотона:

19.2 Найти энергию ε, массу m и импульс p фотона, если соответствующая ему длина волны λ=1,6 нм.

19.3 Ртутная дуга имеет мощность N=125 Вт. Какое число фотонов испускается в единицу времени в излучении с длинами волн λ, равными: 612,1; 579,1; 546,1; 404,7; 365,5; 253,7 нм. Интенсивности этих линий составляют соответственно 2; 4; 4; 2,9; 2,5; 4% интенсивности ртутной дуги. Считать, что 80% мощности дуги идет на излучение.

19.4 С какой скоростью v должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны λ=521 нм?

19.5 С какой скоростью v должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны λ=520 нм?

19.6 Какую энергию ε должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?

19.7 Импульс, переносимый монохроматическим пучком фотонов через площадку S=2 см

19.8 При какой температуре T кинетическая энергия молекулы двухатомного газа будет равна энергии фотона с длиной волны λ=589 нм?

19.9 При высоких энергиях трудно осуществить условия для изменения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений в рентгенах, поэтому допускается применение рентгена как единицы дозы для излучений с энергией квантов до ε=3 МэВ. До какой предельной длины волны λ рентгеновского излучения можно употреблять рентген?

19.10 Найти массу m фотона, импульс которого равен импульсу молекулы водорода при температуре t=20° C. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной скорости.

19.11 В работе Л. Г. Столетова "Актино-электрические исследования" (1888 г.) впервые были установлены основные законы фотоэффекта. Один из результатов его опытов был сформулирован так: Разряжающим действием обладают лучи самой высокой преломляемости с длиной волны менее 295 нм. Найти работу выхода A электрона из металла, с которым работал A. Г. Столетов.

19.12 Найти длину волны λ

19.13 Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла λ

19.14 Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла λ

19.15 Найти частоту

19.16 Найти задерживающую разность потенциалов U для электронов, вырываемых при освещении калия светом с длиной волны λ=330 нм.

19.17 При фотоэффекте с платиновой поверхности электроны полностью задерживаются разностью потенциалов U=0,8 B. Найти длину волны λ применяемого облучения и предельную длину волны λ0, при которой еще возможен фотоэффект.

19.18 Фотоны с энергией ε=4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода A=4,5 эВ. Найти максимальный импульс p

19.19 Найти постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой

19.20 Вакуумный фотоэлемент состоит из центрального катода (вольфрамового шарика) и анода (внутренней поверхности посеребренной изнутри колбы). Контактная разность потенциалов между электродами U

19.21 Между электродами фотоэлемента предыдущей задачи приложена задерживающая разность потенциалов U=1 B. При какой предельной длине волны λ

19.22 На рисунке показана часть прибора, с которым П. Н. Лебедев производил свои опыты по измерению светового давления. Стеклянная крестовина, подвешенная на тонкой нити заключена в откачанный сосуд и имеет на концах два легких кружка из платиновой фольги. Один кружок зачернен, другой оставлен блестящим. Направляя свет на один из кружков и измеряя угол поворота нити (для зеркального отсчета служит зеркальце S), можно определить световое давление. Найти световое давление P и световую энергию E, падающую от дуговой лампы в единицу времени на единицу площади кружков. При освещении блестящего кружка отклонение зайчика a=76 мм по шкале, удаленной от зеркальца на расстояние b=1200 мм. Диаметр кружков d=5 мм. Расстояние от центра кружка до оси вращения

19.23 В одном из опытов П. Н. Лебедева при падении света на зачерненный кружок (ρ=0) угол поворота нити был равен

19.24 В одном из опытов П. Н. Лебедева мощность падающего на кружки монохроматического света (λ=560 нм) была равна N=8,33 мВт. Найти число фотонов I, падающих в единицу времени на единицу площади кружков, и импульс силы FΔ

19.25 Русский астроном Ф. A. Бредихин объяснил форму кометных хвостов световым давлением солнечных лучей. Найти световое давление P солнечных лучей на абсолютно черное тело, помешенное на таком же расстоянии от Солнца, как и Земля. Какую массу m должна иметь частица в кометном хвосте, помещенная на этом расстоянии, чтобы сила светового давления на нее уравновешивалась силой притяжения частицы Солнцем? Площадь частицы, отражающую все падающие на нее лучи, считать равной S=0,5·10

19.26 Найти световое давление P на стенки электрической 100-ваттной лампы. Колба лампы представляет собой сферический сосуд радиусом r=5 см. Стенки лампы отражают 4% и пропускают 6% падающего на них света. Считать, что вся потребляемая мощность идет на излучение.

19.27 На поверхность площадью S=0,01 м

19.28 Монохроматический пучок света (λ=490 нм), падая по нормали к поверхности, производит световое давление P=4,9 мкПа. Какое число фотонов I падает в единицу времени на единицу площади этой поверхности? Коэффициент отражения света ρ=0,25.

19.29 Рентгеновские лучи с длиной волны λ

19.30 Какова была длина волны λ

19.31 Рентгеновские лучи с длиной волны λ

19.32 При комптоновском рассеянии энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния φ=

19.33 Энергия рентгеновских лучей ε=0,6 МэВ. Найти энергию W

19.34 Найти длину волны де Бройля λ для электронов, прошедших разность потенциалов U

19.35 Решить предыдущую задачу для пучка протонов.

19.36 Найти длину волны де Бройля λ для:

19.37 Найти длину волны де Бройля λ для электрона, имеющего кинетическую энергию:

19.38 Заряженная частица, ускоренная разностью потенциалов U=200 B. имеет длину волны де Бройля λ=2,02 пм. Найти массу m частицы, если ее заряд численно равен заряду электрона.

19.39 Составить таблицу значений длин волн де Бройля для электрона, движущегося со скоростью v, равной: 2·10

19.40

19.41 Найти длину волны де Бройля λ для атома водорода, движущегося при температуре T=293 К с наиболее вероятной скоростью.