Квантовая оптика
2.1. Черное тело находится при температуре Т1= 3000 К При остывании тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на = 8 мкм. Определите температуру Т2, до которой тело охладилось.
2.2. Муфельная печь потребляет мощность N = 1 кВт. Температура ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадьюS = 25 см2равнаT=1200 К. Определите степень черноты излучающего отверстия.
2.3. Энергетическая светимость черного тела RT= 10 кВт/м2. Определите длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.
2.4. Максимум спектральной плотности энергетической светимости Солнца приходится на длину волны m= 500 нм. Определить:
1) энергетическую светимость; 2) поток энергии, излучаемой Солнцем.
Радиус Солнца rC = 6,95108 м.
2.5. На какую длину волну волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости черного тела, имеющего температуру человеческого тела?
2.6. Поток энергии , излучаемый из смотрового окошечка плавильной печи, равен 34 Вт. Определить температуруТпечи, если площадь отверстияS= 6 см2.
2.6. Средняя энергетическая светимость RT поверхности Земли равна 0,54 Дж/(см2. мин). Какова должна быть температура Т поверхности Земли, если условно считать, что она излучает как серое тело с коэффициентом черноты = 0,25?
2.7. Черное тело имеет температуру Т1 = 500 К. Какова будет температура Т2 тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в п = 5 раз?
2.8. Максимум спектральной плотности энергетической светимости яркой звезды Арктур приходится на длину волны m= 580 нм. Принимая, что звезда излучает как абсолютно черное тело, определить температуру поверхности звезды.
2. 9. Определить поглощательную способность T серого тела для которого температура, измеренная радиационным пирометром, Tрад= 1,4 кК, тогда как истинная температура T тела равна 3,2 кК
2
.10.
Как и во сколько раз изменится поток
излучения абсолютно черного тела, если
максимум энергии излучения переместится
с красной границы видимого спектра (кр
= 780 нм) на фиолетовую (ф
= 390 нм)?
2.11. Определить красную границу фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны = 400 нм, максимальная скорость фотоэлектронов равна 0,65 Мм/с.
2.12. На рис.2.1. приведены вольтамперные характеристики двух вакуумных фотоэлементов, освещенных одним источником (расстояния до источника одинаковы). Чем отличаются эти фотоэлементы?
2
.13.
На рис.2.2 схематически представлены
вольтамперные характеристики одного
фотоэлемента. Объясните причину различия
этих кривых?
2.14. На поверхность лития падает монохроматический свет ( = 310 нм). Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужно приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определите работу выхода (в электрон-вольтах).
2.15. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн 1 = 0,35 мкми2 = 0,54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются в 2 раза. Найти работу выхода с поверхности этого металла.
2.16. Определить красную границу фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны = 400 нм, максимальная скорость фотоэлектронов равна 0,65 Мм/с.
2.17. На цинковую пластину направлен монохроматический пучок света. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов U = 1,5 В. Определить длину волны , света, падающего на пластину.(Работа выхода электрона из цинка А = 4,0 эВ)
2.18. Красная граница фотоэффекта для цинка 0 = 310 нм. Определить максимальную кинетическую, энергию фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны = 200 нм.
2.19. Фотон с энергией = 10 эВ падает на серебряную пластину и вызывает фотоэффект. Определить импульс p, полученный пластиной, если принять, что направления движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластин. (Работа выхода электрона из серебра А = 4,7 эВ)
2.20. На фотоэлемент с катодом из лития падает свет с длиной волны = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов Uтin , которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок. (Работа выхода электрона из лития А = 2,3 эВ)
2.21. Найти давление на стенки электрической 100-ваттной лампы. Колба лампы – сфера радиусом 5 см. Стенки лампы отражают 10% падающего света; потерями на поглощение пренебречь.
2.22. Пучок монохроматического света падает нормально на зеркальную плоскую поверхность. Поток энергии Ф =0,6 Вт. Определите силу давления, испытываемую этой поверхностью.
2.23. Найти давление на стенки электрической 150-ваттной лампы, принимая, то вся потребляемая мощность идет на излучение, стенки лампы отражают 15% падающего света; потерями на поглощение пренебречь. Колба лампы – сфера радиусом 4 см.
2.24. Давление рмонохроматического света с длиной волны =500 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на поверхность площадьюS= 40 см2за времяt= 2 секундам.
2.25. На зеркальную поверхность нормально падает монохроматический свет с длиной волны =550 нм, поток излучения = 0,45 Вт. Определите: 1) число фотоновN, падающих на поверхность за времяt= 3 с; 2) силу давления, испытываемую этой поверхностью.
2.26. Определите энергию и импульс фотона, которому соответствует длина волны =380 нм (фиолетовая граница видимого спектра).
2.27. Определите длину волны энергию и импульсрфотона с энергией- 1 МэВ.
2.28. Определите длину волны фотона, импульср, которого равен импульсу электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциаловU= 100 В.
2.29. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого =2 пм?
2.30. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого =0,5 мкм?