1. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн 0.35 мкм и 0.54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг от друга в 2 раза. Найдите (в эВ) работу выхода электрона с поверхности этого металла.

2. Монохроматическое излучение падает на поверхность платины (работа выхода 6.3 эВ). Определить (в нм) длину волны этого излучения, если известно, что фототок полностью прекращается при задерживающей разности потенциалов 0.7 В.

3. Для прекращения тока фотоэмиссии из платины необходима задерживающая разность потенциалов 3.7 В. При облучении теми же фотонами другого металла, задерживающая разность потенциалов равна 6 В. Найти (в эВ) работу выхода электрона с поверхности этого металла, если для платины работа выхода 6.3 эВ.

4. Красная граница фотоэффекта для никеля равна 0,257 мкм. Найти (в нм) длину волны света, падающего на никелевый электрод, если фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов, равной 1,5 В.

5. Медный шарик, удаленный от других тел, облучают монохроматическим светом с длиной волны λ=200 мкм. До какого максимального потенциала зарядится шарик, теряя фотоэлектроны? Работа выхода электрона из меди 4,47 эВ.

6. На сколько пикометров изменится длина волны излучения при комптоновском рассеянии на свободных электронах, если угол рассеяния равен 90?

7. При комптоновском рассеянии фотонов были зарегистрированы частоты излучения от 1.510²⁰ Гц до 510²⁰ Гц. Какую частоту имело излучение до рассеяния?

8. Определить (в кВт/м²) поверхностную плотность I потока энергии излучения, падающего на зеркальную поверхность, если световое давление p при перпендикулярном падении лучей равно 10 мкПа.

9. Световой поток, состоящий из n=5·10⁴ фотонов света, обладающих энергией, соответствующей длине волны λ=300 нм, падает на фоточувствительный слой, чувствительность которого k=4,5 мА/Вт. Найдите количество фотоэлектронов, освобождаемых таким импульсом света.

10. Поверхность площадью 100 см² каждую минуту получает 63 Дж световой энергии. Найдите световое давление в случаях, когда поверхность: а) полностью отражает все лучи и б) полностью поглощает все падающие на нее лучи.

11. Вычислить величину орбитального магнитного момента электрона, находящегося в s-состоянии в атоме водорода.

12. Чему равен квадрат орбитального момента импульса электрона в состоянии 2p?

13. Атом кроме заполненных оболочек имеет три p-электрона. Определить минимально возможный для этой конфигурации результирующий спиновой момент импульса атома.

14. Определить (в а.е.м. с точностью до 0.1) массу ядра кальция, с которым взаимодействовал нейтрон, если в результате образовались протон, нейтрон и ядро калия (зарядовое число 19, массовое число 39, энергия связи 391.2 МэВ).

15. Найти (в МэВ) энергию, необходимую для разделения ядра изотопа кислорода с массовым числом 16 на четыре одинаковых частицы. Энергия связи ядер атомов кислорода и гелия 127.6 МэВ и 28.3 МэВ соответственно.

16. Период полураспада радия 1600 лет. Вычислить среднюю продолжительность жизни атомов радия в годах.

17. Образец радиоактивного радона содержит 10¹⁰ радиоактивных атомов с периодом полураспада 3.825 суток. Сколько атомов радона распадается за сутки?

18. Активность препарата уменьшилась в 250 раз. Скольким периодам полураспада Т равен протекший промежуток времени?

19. Сколько бета-частиц испускает за сутки 1 мкг радиоизотопа фосфора (массовое число равно 32, период полураспада – 14,3 суток).

20. За восемь суток распалось 75% начального количества ядер радиоактивного изотопа. Определить (в сутках) период полураспада.

21. Абсолютно черное тело имеет температуру Т₁=2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, изменилась на Δλ=9 мкм. До какой температуры Т₂ охладилось тело?

22. Принимая положительный кратер электрической дуги за абсолютно черное тело, определите отношение мощности излучения в диапазоне длин волн от λ₁=695 нм до λ₂=705 нм к полной мощности излучения. Температура кратера дуги Т=4000 К.

23. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке T=2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре k=0,3. Найти (в мм²) площадь S излучающей поверхности спирали.

24. Какую мощность P надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом r=2 см, чтобы поддерживать его температуру на ΔT=27 К выше температуры окружающей среды? Температура окружающей среды Т=293 К. Считать, что тепло теряется только вследствие излучения.

25. Определите силу тока, протекающего по вольфрамовой проволоке диаметром d=0,8 мм, температура которой в вакууме поддерживается постоянной и равной t=2800 °С. Поверхность проволоки считать серой с поглощательной способностью α=0,343. Удельное сопротивление проволоки при данной температуре ρ=9,2∙10^5 Ом∙см. Температура окружающей проволоку среды t₀=17 °С.

Тепловое излучение Вариант № 16

1. Кванты света с энергией 4.9 эВ вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода 4.35 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

2. Н а рисунке изображены зависимости разности потенциалов, необходимой для прекращения фототока, от частоты падающего излучения. Какая из прямых соответствует фотокатоду с большей работой выхода?

3. На пластинку падает монохроматический свет с длиной волны 0,42 мкм. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 0,95 В. Определить (в эВ) работу выхода электронов с поверхности пластины.

4. Ф отокатод освещается источником света с регулируемой интенсивностью, при этом зависимость фототока от напряжения между катодом и анодом изображается кривыми 1, 2, 3 на рисунке. Укажите номер кривой, соответствующей наибольшей интенсивности падающего на фотокатод света.

5. Максимальная скорость электронов, вырванных с поверхности металла квантами электромагнитного излучения с длиной волны 250 нм, равна 10⁶ м/с. Найти (в эВ) работу выхода электрона с поверхности этого металла.

6. Гамма-квант с энергией 1 МэВ рассеивается под углом 90 на свободном покоящемся протоне. Определить с какой скоростью будет двигаться протон после взаимодействия с гамма-квантом.

7. Фотон с энергией, равной энергии покоя электрона, испытывает комптоновское рассеяние на свободном электроне. Определить (в МэВ) максимальную энергию электрона отдачи.

8. Свет с длиной волны 0,5 мкм нормально падает на зеркальную поверхность и производит на нее давление 4 мкПа. Определить число фотонов, ежесекундно падающих на 1 см² этой поверхности.

9. Определить давление солнечных лучей, нормально падающих на зеркальную поверхность. Интенсивность солнечного излучения принять равной 1,37 кВт/м².

10. Параллельный пучок световых лучей с интенсивностью 1.37 кВт/м² падает на шарик диаметром 2 см. Определить, исходя из корпускулярных представлений, (в нН) силу, действующую на шарик, если поверхность его обладает коэффициентом поглощения, равным единице.

11. Электрон находится в атоме водорода в p-состоянии. Чему равен модуль отношения максимального значения проекции его орбитального момента импульса на ось z к проекции спина на ту же ось?

12. Атом кроме заполненных оболочек имеет три электрона – s, р, d и находится в состоянии с максимально возможным для этой конфигурации полным моментом импульса. Вычислить значение полного момента импульса.

13. Атом кроме заполненных оболочек имеет три электрона – s, p, d и находится в состоянии с максимально возможным для этой конфигурации полным моментом импульса. Определить соответствующее этому моменту квантовое число j.

14. Какую (в МэВ) пороговую кинетическую энергию необходимо сообщить протону, чтобы он смог расщепить покоящееся ядро тяжелого водорода (дейтерия)? Масса ядра дейтерия 2.014 а.е.м.

15. Определить (в МэВ) энергию реакции взаимодействия ядра изотопа лития (массовое число М=7, зарядовое число Z=3) с протоном, в результате которой образуется ядро изотопа бериллия (М=7, Z=4) и нейтрон. Энергия связи ядер изотопов лития и бериллия 39.2 МэВ и 37.6 МэВ соответственно.

16. Вычислить (в МэВ) энергетический эффект реакции . Массы ядер гелия-3 и трития равны 3,01603 а.е.м., 3,01605 а.е.м. соответственно.

17. Через какое (в сутках) время распадется 75% имеющихся атомов полония, если непрерывно удалять радиоактивные продукты распада? Период полураспада полония равен 138 суток.

18. Активность препарата урана (массовое число ядра 238) равна 2.410⁴ распадов в секунду. Масса препарата 2 г. Найти постоянную распада урана.

19. Какой порядковый номер в таблице Менделеева будет иметь элемент, образующийся из урана (порядковый номер в периодической системе 92, массовое число – 239 ) после двух электронных бета-распадов и одного альфа-распада?

20. Масса радиоактивного препарата полония (массовое число ядра 210) равна 0.2 г. За какое (в сутках) время произойдет распад 20 мг этого вещества? Постоянная распада полония 5.7710^–8 с^–1).

21. Температура абсолютно черного тела увеличилась в три раза. При этом длина волны, соответствующая максимуму излучательной способности изменилась на 2 мкм. Найти длину волны, соответствующую максимуму излучательной способности при начальной температуре тела.

22. Сколько фотонов за 1 с будет испускать 1 см² поверхности абсолютно черного тела, нагретого до Т=2400 К, если среднюю энергию кванта излучения считать равной 2,75 kТ, где k   постоянная Больцмана?

23. Определить установившуюся температуру Т зачерненной металлической пластинки, расположенной перпендикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Земли до Солнца. Солнечная постоянная С=1,4 кВт/м². Солнечной постоянной называется величина, равная поверхностной плотности потока энергии излучения Солнца вне земной атмосферы на среднем расстоянии от Земли до Солнца.

24. Температура абсолютно черного тела 127 С. После повышения температуры суммарная мощность излучения увеличилась в три раза. На сколько градусов повысилась при этом температура тела?

25. Оцените среднюю температуру поверхности Земли, считая, что она излучает как абсолютно черное тело, и энергия этого излучения находится в равновесии с получаемой от Солнца. Диаметр Солнца виден с Земли под углом 32′, температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К. Приток теплоты от внутренних источников планеты не учитывать.

Тепловое излучение Вариант № 17