Fizika_2_2009 / 2

2. Квантовая физика

2.1. Тепловое излучение

1. Что называют энергетической светимостью?

2. Что называют спектральной плотностью энергетической светимости?

3. Что такое коэффициент поглощения?

4. Что такое коэффициент отражения?

5. Закон Кирхгофа для теплового излучения.

6. Каков физический смысл универсальной функции Кирхгофа?

7. Что называют абсолютно черным телом?

8. Какое тело называют серым?

9. Закон Стефана-Больцмана.

10. Закон смещения Вина.

11. Нарисуйте графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела u(,T) от длины волны для двух разных значений температуры и укажите, какой из них соответствует большей температуре.

12. Закон Релея-Джинса.

13. Какая энергия излучается за 1 мин с 16 см² абсолютно чёрного тела, если максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны 0,58 мкм?

14. При какой температуре максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно чёрного тела приходится на длину волны 0,642 мкм?

15. Определите, как и во сколько раз изменится мощность излучения черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму его спектральной плотности энергетической светимости, сместилась с ₁=720 нм до ₂=400 нм.

16. Черное тело нагрели от температуры Т₁=600 К до Т₂=2400 К. Определите, на сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости.

17. Имеется два абсолютно черных источника теплового излучения. Температура одного из них 2500 К. Найти температуру другого источника, если длина волны, отвечающая максимуму его испускательной способности, на 0,5 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности первого источника.

18. Чему равна длина волны, на которую приходится максимум излучения абсолютно черного тела с температурой Т = 1000 К?

19. Длина волны, на которую приходится максимум излучения абсолютно черного тела, равна 1 мкм. Определить температуру тела.

20. Черное тело находится при температуре Т₁ = 10⁴К. При остывании тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на =1 мкм. Определить температуру Т₂, до которой тело охладилось.

21. При какой температуре энергетическая светимость абсолютно черного тела равна 1 Вт/м²?

22. Во сколько раз надо увеличить абсолютную температуру АЧТ, чтобы его энергетическая светимость возросла в 9 раз?

23. Определить диаметр нити накала электрической лампы, если мощность электрического тока, питающего лампу, равна 1000 Вт, длина нити 10 см, температура 3000 К. Считать, что излучение нити соответствует излучению АЧТ.

24. Какой поток энергии получает комната через открытую дверцу печи, в которой поддерживается температура 1000 К? Размер дверцы 1015 см. Считать, что отверстие печи излучает как черное тело.

25. С поверхности сажи площадью 1 см² при температуре 400⁰С за 1 мин излучается энергия 1000 Дж. Определить коэффициент черноты сажи.

26. Мощность излучения шара радиусом 10 см при некоторой постоянной температуре равна 1 кВт. Найти эту температуру Т, считая шар серым телом с коэффициентом черноты 0,1.

27. Площадь, ограниченная графиком спектральной плотности энергетической светимости черного тела, при переходе от температуры Т₁ к температуре Т₂ увеличилась в 16 раз. Во сколько раз возросла температура?

28. Поток энергии, излучаемой из смотрового окошка плавильной печи, равен 34,6 Вт. Определить температуру печи, если площадь отверстия 6,1 см².

29. Мощность излучения абсолютно черного тела 10 кВт. Найти площадь излучающей поверхности тела, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 700 нм.

30. Вследствие изменения температуры абсолютно черного тела максимум спектральной плотности энергетической светимости сместился с 2,4 мкм на 0,8 мкм. Как и во сколько раз изменилась энергетическая светимость тела?

31. Определить температуру и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны 600 нм.

32. Из смотрового окошечка печи излучается поток 4 кДж/мин. Определить температуру печи, если площадь окошечка 8 см².

33. Вычислить истинную температуру вольфрамовой раскаленной нити, если радиационный пирометр показывает температуру 2,5 кК. Принять, что поглощательная способность для вольфрама 0,35.

34. Поток излучения абсолютно черного тела 10 кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину 0,8 мкм. Определить площадь излучающей поверхности.

35. Запишите выражение для массы фотона.

36. Запишите выражение для энергии фотона.

37. Запишите выражение для импульса фотона.

38. Чему равна длина волны излучения, соответствующая фотонам с энергией 3эВ?

39. Определить импульс фотона красного излучения, длина волны которого 720 нм.

40. Чему равна частота света, соответствующая фотонам с энергией ?

41. Как изменится импульс фотона с увеличением частоты световой волны в 2 раза?

42. Чему равна масса фотона видимого света, длина волны которого 500 нм?

43. Найдите массу фотона красного света с длиной волны

44. Определите длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона, прошедшего из состояния покоя ускоряющую разность потенциалов 3,3 В.

45. Определите частоту колебаний световой волны, масса фотона которой равна .

46. Определить импульс фотона излучения с частотой 310¹⁵ Гц.