Задачи для самостоятельного решения

5.1. Оптимальное значение освещенности, необходимое для ускорения роста черенков смородины, Е=800 лк. На какой высоте помещен источник света силой I=200 кд? Свет падает перпендикулярно поверхности грядки.

5.2. Норма минимальной освещенности для содержания птиц Е= 20 лк (лампы накаливания). Определить силу света лампочки, подвешенной на высоте h=1 м, если угол падения света 60⁰.

5.3. Лампы подвешены в теплице на высоте h=0,6 м. Норма освещенности для выращивания рассады огурцов Е= 400 лк. Определить силу света ламп, если свет падает нормально к поверхности почвы. Считать, что освещенность создается одной лампой.

5.4. Норма минимальной освещенности при содержанияи животных Е=20 лк (лампы накаливания). Определить силу света лампы, подвешенной на высоте h=3 м. Расчет произвести при условии, что эту освещенность создают две лампы, расположенные на расстоянии l=8 м друг от друга.

5.5. На каком расстоянии друг от друга необходимо подвесить две лампы в теплицах, чтобы освещенность на поверхности земли в точке, лежащей на середине расстояния между лампами, была не менее Е=200 лк? Высота теплицы h=2 м. Сила света каждой лампы I=800 кд.

5.6. При выращивании ранней капусты выбирается площадка квадратной формы со стороной 1,3 м. Лампа силой света I=400 кд подвешена над центром площадки на высоте h=2,2 м. Определить максимальную и минимальную освещенности площадки.

5.7. Над центром круглого стола радиуса R=60 cм на высоте h=0,80 м висит лампа силой света I=100 кд. Определить освещенность в центре и на краю стола.

5.8. Лампу силой света I=100 кд, висящую над столом на высоте h=1,2 м, опустили и получили освещенность под лампой Е=100 лк. На какую высоту опустили лампу?

5.9. На столбе высотой h=6,0 висит фонарь, сила света которого I=500 кд. На каком расстоянии от столба освещенность поверхности почвы E=3,0 лк?

5.10. Светильник из матового стекла имеет форму шара диаметром 20 см. Сила света источника 60 кд. Определить полный световой поток и светимость светильника.

5.11. Светильник, имеющий форму шара радиуса 10 см, находится на расстоянии 0,5 м от стола. Светимость светильника лк. Какова освещенность стола непосредственно под светильником?

5.12. На некотором расстоянии от точечного источника света помещен экран. Как изменится освещенность в центре экрана, если по другую сторону от источника на таком же расстоянии поставить плоское зеркало?

5.13. Луч света падает на стеклянную пластинку толщиной 3,0 см под углом 60⁰. Определить длину пути луча в пластинке. Под каким углом он выйдет из пластинки?

5.14. Луч падает на плоскопараллельную пластинку из флинта под углом 45⁰. Какова толщина пластинки, если луч при выходе из нее сместился на 2,0 см?

5.15. Луч света, падая из воздуха на поверхность воды, частично отражается, частично преломляется. При каком угле падения отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу?

5.16. Луч света переходит из стекла в воду. Угол падения луча на поверхность раздела между стеклом и водой . Определить угол преломления. При каком наименьшем значении угла падения луч полностью отразится?

5.17. Предельный угол полного внутреннего отражения для бензола . Определить скорость света в бензоле.

5.18. Линза дает увеличение k=3,0 предмета, находящегося на расстоянии а=10 см от нее. Найти фокусное расстояние линзы.

5.19. Вычислить увеличение лупы с фокусным расстоянием F=3 см.

5.20. Полученное с помощью линзы изображение предмета на экране в пять раз больше самого предмета. Расстояние между предметом и экраном l=150 см. Определить оптическую силу линзы и ее фокусное расстояние.

5.21. Какое увеличение k дает линза с оптической силой Ф=5 дптр, если она находится на расстоянии см от предмета?

5.22. Увеличение микроскопа Определить оптическую силу Ф объектива, если фокусное расстояние окуляра F₂=4 см, а длина тубуса L=24 см.

5.23. Фокусное расстояние объектива и окуляра соответственно равны F₁=3 мм, F₂=3 см. Предмет находится на расстоянии мм от объектива. Вычислить увеличение объектива и окуляра микроскопа.

5.24. Человек с нормальным зрением пользуется линзой с оптической силой Ф=16 дптр как лупой. Какое увеличение дает такая лупа?

5.25. Фокусное расстояние объектива микроскопа F₁=4 мм, окуляра F₂=5 см. Найти увеличение k этого микроскопа, если предмет помещен на расстоянии мм от объектива микроскопа.

5.26. Оптическая сила объектива Ф=2,1 дптр. Расстояние от объектива до экрана l=10 м. Каково увеличение объектива?

5.27. Определить диаметр изображения среза мышечного волокна диаметром d=9∙10^-4 см, рассматриваемого под микроскопом с фокусным расстоянием окуляра F₂=14 см и объектива F₁=0,2 см. Расстояние между фокусами объектива и окуляра 20 см.

5.28. На пути пучка света поставлена стеклянная ( ) пластинка толщиной мм так, что угол падения луча . На сколько изменится оптическая длина пути светового пучка?

5.29. Сколько длин волн монохроматического света с частотой колебаний Гц уложится на пути длиной мм: 1) в вакууме; 2) в стекле? Показатель преломления стекла .

5.30. На пути световой волны, идущей в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной мм. На сколько изменится оптическая длина пути, если волна падает на пластинку нормально?

5.31. Точечный источник света ( мкм) расположен на расстоянии м перед диафрагмой с круглым отверстием диаметром мм. Определить расстояние b от диафрагмы до точки наблюдения, если отверстие открывает три зоны Френеля.

5.32. Определить радус третьей зоны Френеля, если расстояния от точечного источника света ( мкм) до волновой поверхности и от волновой поверхности до точки наблюдения равны 1,5 м.

5.33. На диафрагму с круглым отверстием диаметром мм падает нормально параллельный пучок света с длиной волны мкм. Определить расстояние от точки наблюдения до отверстия, если отверстие открывает: 1) две зоны Френеля; 2) три зоны Френеля.

5.34. На экран с круглым отверстием радиусом мм нормально падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны мкм. Точка наблюдения находится на оси отверстия на расстоянии м от него. Определить число зон Френеля, укладывающихся в отверстии.

5.35. Радиус четвертой зоны Френеля для плоского волнового фронта равен 3 мм. Определить радиус шестой зоны Френеля.

5.36. На дифракционную решетку нормально падает свет длиной волны мкм. Третий дифракционный максимум виден под углом Определить постоянную решетки.

5.37. Определить число штрихов на 1 мм дифракционной решетки, если свет длиной волны нм нормально падает на решетку и дает первое изображение щели на расстоянии l=3,3 см от центрального. Расстояние от решетки до экрана L=110 см.

5.38. Монохроматический свет длиной волны мкм падает нормально на решетку. Второй дифракционный максимум, наблюдаемый на экране, смещен от центрального на угол Определить число штрихов на 1 мм решетки.

5.39. Экран находится от решетки на расстоянии L=1,5 м. Длины волн света красных и фиолетовых лучей, падающих нормально на решетку, мкм и мкм. Вычислить ширину спектра первого порядка на экране, если период решетки d=10 мкм.

5.40. На дифракционную решетку, имеющую 400 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматический свет длиной волны нм. Определить угол отклонения лучей, соответствующих первому дифракционному максимуму.

5.41. На дифракционную решетку, имеющую 100 штрихов на 1 мм, падает нормально свет длинной волны нм. Определить угол, под которым расположен максимум третьего порядка.

5.42. Раствор глюкозы с концентрацией С=0,28 г/см³, налитый в стеклянную трубку длиной l=15 см, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, проходящего через этот раствор, на угол Определить удельное вращение раствора глюкозы.

5.43. Определить удельное вращение [ ] раствора сахарозы в соке сахарного тростника, если угол поворота плоскости поляризации составляет при длине трубки с раствором l=10 см. Концентрация раствора С=0,25 г/см³.

5.44. При прохождении через трубку длиной l=20 см с сахарным раствором плоскость поляризации света поворачивается на угол Удельное вращение раствора сахара [ ] Определить концентрацию раствора.

5.45. При прохождении света через слой 10%-ного сахарного раствора толщиной l₁=15 см плоскость поляризации света повернулась на угол В другом растворе в слое толщиной l=12 см плоскость поляризации повернулась на . Найти концентрацию второго раствора.

5.46. Угол поворота плоскости поляризации при прохождении света через трубку с раствором глюкозы при толщине раствора l=15 cм. Удельное вращение раствора глюкозы [ град/дм на 1 г/см³ концентрации. Определить концентрацию раствора.

5.47. Анализатор в два раза уменьшает интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора. Определить угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора. Потерями света в анализаторе можно пренебречь.

5.48. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора равен 45⁰. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до 60⁰?

5.49. Во сколько раз ослабляется свет, проходя через два николя, плоскости поляризации которых составляют угол 30⁰, если в каждом из николей в отдельности теряется 10% падающего на него светового потока?

5.50. Пластинку кварца толщиной мм, вырезанную перпендикулярно оптической оси, поместили между параллельными николями, в результате чего плоскость поляризации света повернулась на угол . Какова должна быть толщина пластинки, чтобы монохроматический свет, с которым проводился опыт, не прошел через анализатор?

5.51. Никотин (чистая жидкость), содержащийися в стеклянной трубке длиной см, вращает плоскость поляризации желтого света натрия на угол . Плотность никотина г/см³. Определить удельное вращение [ ] никотина.

5.52. Раствор глюкозы с концентрацией г/см³, налитый в стеклянную трубку, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, проходящего через этот раствор, на угол . Определить концентрацию С₂ раствора в другой трубке такой же длины, если он вращает плоскость поляризации на угол .

5.53. Угол поворота плоскости поляризации желтого света натрия при прохождении через трубку с раствором сахара . Длина трубки см. удельное вращение сахара [ ]=66,5 . Определить концентрацию С сахара в растворе.

5.54. Определить энергию и массу фотонов, соответствующих красной ( мкм) и фиолетовой ( мкм) границам видимого спектра.

5.55. Определить массу и импульс фотона, принадлежащему рентгеновскому излучению с частотой Гц.

5.56. Определить длину волны, соответствующую фотону, масса которого равна массе покоящего электрона.

5.57. Мощность светового потока ( нм), падающего нормально на поверхность площадью S₁=1,0 дм², равна W =100 Вт. Сколько фотонов падает ежесекундно на S₂ =1,0 cм² этой поверхности?

5.58. Солнечные лучи в течение года приносят на Землю Дж энергии. На сколько изменилась бы масса Земли за 100 лет, если бы она эту энергию не излучала в пространство?

5.59. На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости чернозема при температуре t=37⁰C?

5.60. Максимум излучательности энергии с поверхности поля соответствует длине волны мкм. Определить температуру поверхности поля, принимая его за черное тело.

5.61. При какой температуре излучательность (энергетическая светимость) почвы равна 256 Вт/м²? Считать почву черным телом.

5.62. Вычислить энергию, излучаемую с поверхности S=1 м² пахотного поля при температуре почвы t=27⁰C за время мин.

5.63. Температура воды в пруду равна 13⁰С, а поросшего травой берега 23⁰С. Какие длины волн соответствуют максимальной энергии излучения пруда и травы?

5.64. Какой длины волны соответствует максимум излучения поверхности пахотной земли при ее температуре t=27⁰ C?

5.65. Максимум энергии излучения песчаной почвы приходится на длину волны мкм. На какую длину волны он сместится, если температура почвы изменится на

5.66. Солнечные лучи приносят в минуту на поверхность S= 1м² почвы энергию W=41,9 кДж. Какой должна быть температура почвы, чтобы она излучала такую же энергию обратно в мировое пространство?

5.67. Сколько энергии излучается в пространство за 10 ч с площади S=1 га пахотной земли, имеющей температуру t= 27⁰ C? Считать почву черным телом.

5.68. Считая Солнце черным телом, определить температуру его поверхности, если длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения, мкм.

5.69. На животноводческой ферме для дезинфекции воздуха в помещении молодняка провели ультрафиолетовое облучение. Интенсивность облучения Вт/м², длина волны нм. Сколько фотонов пролетело через площадку S=1 м² за 1 с? Площадка перпендикулярна лучам.

5.70. На животные и растительные клетки можно воздействовать ультрафиолетовым излучением длиной волны нм. Определить частоту и энергию фотона этого излучения.

5.71. Для дезинфекции воздуха в инкубаторском помещении применяют излучение с длиной волны нм. Интенсивность излучения J=6 Вт/м². Сколько фотонов прошло через перпендикулярную площадку S=1 м² за t=10 мин работы излучателя?

5.72. Лазерной установкой в течение t=10 мин облучаются семена огурцов. Длина волны излучаемого света нм, интенсивность излучения J=250 Вт/м². Сколько фотонов попало на семя площадью 4 мм²?

5.73. Работа выхода электронов из натрия А=2,27 эВ. Найти красную границу фотоэффекта для натрия.

5.74. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность металла, если скорость фотоэлектронов км/с. Работой выхода пренебречь.

5.75. Работа выхода электронов с поверхности цезия А=1,89 эВ. Определить кинетическую энергию фотоэлектронов, если металл освещен желтым светом с длиной волны нм.

5.76. На металл падает свет длиной волны нм. Определить максимальную скорость фотоэлектронов. Работой выхода пренебречь.

5.77. Вычислить кинетическую энергию фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его светом длиной волны нм. Работа выхода электрона из натрия А=2,27эВ.

5.78. Произойдет ли фотоэффект при освещении металла светом длиной волны нм? Работа выхода электрона, вылетающего из металла А=2 эВ.

5.79. С какой максимальной скоростью будут вылетать электроны из цинка, если его облучать ультрафиолетовым светом ( нм)?

5.80. Какой частоты свет следует направить на поверхность лития, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2500 км/с?

5.81. Каким светом облучали цезий, если для прекращения эмиссии электронов потребовалось приложить задерживающую разность потенциалов 1,75 В?

5.82. Какую задерживающую разность потенциалов надо приложить к фотоэлементу, чтобы «остановить» электроны, испускаемые вольфрамом под действием ультрафиолетовых лучей длиной волны 130 нм?