- •Электромагнитная индукция (эми)
- •Электромагнитные колебания
- •Волновая оптика
- •Основы специальной теории относительности (сто)
- •1.2. Взаимодействие проводников с током
- •1.3. Индукция магнитного поля
- •1.4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца
- •1.5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера
- •1.6. Магнитный поток
- •2. Электромагнитная индукция
- •2.1. Явление электромагнитной индукции
- •2.2. Закон электромагнитной индукции
- •2.3. Явление самоиндукции
- •3. Электромагнитные колебания
- •3.1. Колебательный контур ( - контур). Свободные электромагнитные колебания в контуре без сопротивления.
- •3.2. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток
- •4. Основы специальной теории относительности
- •5. Геометрическая оптика
- •5.1. Закон прямолинейного распространения света
- •5.2. Законы отражения света
- •5.4. Явление полного внутреннего отражения от границы двух сред
- •5.5. Линзы. Построение изображения в линзе
- •5.6. Формула тонкой линзы. Увеличение изображения в линзе
- •5.7. Оптические приборы. Системы линз
- •Примеры использования линз
- •6. Волновая оптика
- •6.1. Электромагнитные волны (эмв)
- •6.2. Интерференция света
- •6.3. Дифракция света
- •Принцип Гюйгенса-Френеля
- •Дифракционная решётка
- •7. Квантовая оптика
- •7.1. Внешний фотоэффект. Фотоны
- •7.2. Атомная физика
- •Постулаты Бора
- •Спектры излучения и поглощения
- •8. Элементы ядерной физики
- •8.1. Состав и характеристики атомного ядра
- •Ядерные силы. Модель ядра
- •8.2. Радиоактивность
- •8.3. Виды радиоактивных излучений
- •8.4. Ядерные реакции деления
- •8.5. Ядерные реакции синтеза
- •Образцы решения типовых задач
- •Задача № 3
- •Решение
- •Задача № 4
- •Решение
- •Задача № 5
- •Решение
- •Задача № 6
- •Решение
- •Задача № 7
- •Решение
- •Задача № 8
- •Решение
- •Задача № 9
- •Решение
- •Задача № 10
- •Задача № 14
- •Решение
- •Задача № 15
- •Решение
- •Задача № 16
- •Задача № 26
- •Задача № 27
- •Решение
- •Рекомендуемая литература
- •Оглавление
- •1.6. Магнитный поток……………………………………………………………..…..15
- •2.2. Закон электромагнитной индукции…………………………………..…….18
- •2.3. Явление самоиндукции ………………………………………..……………...19
- •5.4. Явление полного внутреннего отражения от границы двух сред…………………………………………………………………………………………….32
- •5.5. Линзы. Построение изображения в линзе………………………………33
- •5.7. Оптические приборы. Системы линз………………………………………38
- •Максимов с.М., Пруцакова н.В., Ковалева в.С., Мардасова и.В.
- •Часть 2
Решение
В произвольной точке С экрана В будет наблюдаться интерференционный максимум при выполнении условия
,
где m – номер максимума (.).
Из рисунка 49 видно, что
, .
Отсюда следует, что
В случае, когда , можно считать справедливым приближенное равенство. Тогда.
Приравнивая два выражения для разности , получаем, откуда
.
Искомое расстояние между двумя соседними полосами
Задача № 15
Два когерентных источника S1 и S2, излучающих свет с длиной волны λ=0,6 мкм, находятся на расстоянии d=2 мм друг от друга (рис. 50). Параллельно линии, соединяющей источники, расположен экран на расстоянии L=2 м от них. Что будет наблюдаться в точке A экрана: минимум или максимум освещенности?
Рис. 50
Решение
Разность хода лучей, идущих от источников S1 и S2 в некоторую точку на экране, в опыте Юнга (при условии << ) может быть выражена следующим образом
,
где x – координата точки на экране, отсчитанная от центра интер- ференционной картины, т.е. нулевого максимума освещенности в направлении, параллельном прямой S1S2.
В данном случае координата точки A составляет
Рассчитаем величину параметра .
Если окажется, что – целое число, то для точки A выполняется условие интерференционного максимума.
Если , то для точки A выполняется условие интерференционного минимума.
,
следовательно, в точке A будет наблюдаться максимум освещенности.
Задача № 16
Какой частоты колебания соответствуют наиболее длинноволновой красной части (мкм) и наиболее коротковолновой фиолетовой части (мкм) видимого спектра?
Решение
Скорость волны в среде, длина волны и частота колебаний связаны между собой соотношением
.
В условии задачи речь идет об электромагнитных волнах, распространяющихся в вакууме. Поэтому красной границе видимого спектра соответствует частота колебаний
.
фиолетовой границе видимого спектра
.
Задача № 17
На пути одного из параллельных световых лучей поместили нормально ему, плоскопараллельную пластинку толщиной = 10 мкм из вещества с показателем преломления=1,2. Какую оптическую разность хода вносит пластинка? Какую разность фаз вносит пластинка? Длина волны излучения в вакууме составляет=0,5 мкм.
Решение
Оптическая длина пути луча, проходящего сквозь пластинку, равна , а оптическая длина пути второго луча на том же участке (имеется в виду, что он распространяется в вакууме или среде, имеющей показатель преломления близкий к единице) соответственно. Тогда оптическая разность хода равна
м,
а разность фаз определяется по формуле:
Задача № 18
Дифракционная решетка содержит штрихов на длине. Перпендикулярно решетке падает монохроматический свет с длиной волны. Максимум какого наибольшего порядкадает эта решетка?
Решение
Для дифракционной решетки условие максимума - го порядка
,
где - период дифракционной решетки.
При заданной длине волны максимальный порядок дифракции наблюдается при максимальном угле дифракции
.
, следовательно, .
.
Порядок дифракции может быть только целым числом, поэтому берем ближайшее целое, не превышающее 8,33, т.е. .
Задача № 19
При облучении алюминиевой пластины фотоэффект начинается при наименьшей частоте Гц. Найти работу выхода электронов из алюминия.
Решение
Наименьшая частота, при которой начинает наблюдаться фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта
,
где Джс - постоянная Планка.
Получим
ДжэВ.
Задача № 20
Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вырванных с катода, если запирающее напряжение равноВ.
Решение
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна работе задерживающего напряжения, т.е.
,
где и- соответственно заряд и масса электрона.
Тогда .
.
Задача № 21
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов с поверхности металла равна Дж. Красная граница фотоэффектанм. Во сколько раз длина волныизлучения, вызвавшего фотоэффект, меньше красной границы?
Решение
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта .
Учитывая, что и, получим
(1).
Пусть или.
Тогда уравнение (1) примет вид
.
Выражаем .
.
Задача № 22
Найти импульс фотона, энергия которого равна энергии покоя электрона. Масса электронакг.
Решение
Импульс фотона
кг ·м/с.
Задача № 23
Длина неподвижного стержня =1,0 м. Определить длину стержня, если он движется со скоростьюс. Вектор скорости направлен вдоль стержня.
Решение
Подразумевается, что измерения длины выполняются в инерциальной системе отсчета. Следовательно, можно использовать соотношение между длиной стержня , измеренной в системе отсчета, относительно которой стержень движется со скоростью, и длиной, измеренной в системе, относительно которой стержень покоится:
м.
Задача № 24
Определить для атома водорода потенциал ионизации и первый потенциал возбуждения. Энергия электрона в основном состоянии =−13,6 эВ.
Решение
Величину потенциала ионизации определим как . Энергия возбужденных состояний определяется через энергию основного состояния по формуле:
.
Первый потенциал возбуждения определяется переходом электрона из основного состояния на второй уровен (=2).
,
откуда .
Задача № 25
Сколько нуклонов, протонов, нейтронов и электронов содержат нейтральные атомы: ? Что объединяет эту группу атомов?
Решение
Ответы на поставленные вопросы можно получить путем расшифровки численных значений параметров A и Z – массового и зарядового чисел – символьного обозначения атомного ядра . В первом случае число A=24 показывает, что число нуклонов, т.е. протонов и нейтронов вместе, равно 24. Число протонов в ядре атома равно Z = 12, следовательно, число нейтронов равно A−Z=12. Число электронов в нейтральном атоме совпадает с числом протонов, содержащихся в его ядре, и равно также 12.
Аналогично, во втором случае: нуклонов – 25, протонов – 12, нейтронов – 13, электронов – 12. В третьем случае: нуклонов – 26,
протонов – 12, нейтронов – 14, электронов – 12. Все три ядра являются изотопами – содержат одинаковое число протонов.