Загальна фізика / Контрольні завдання / Контрольні завдання з фізики №3

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота з оптики

Варiант 6.

1.У вакуумi вздовж осi x поширюється плоска електромагнiтна хвиля. Амплiтуда напруженостi електричного поля хвилi дорiвнює 10 В.м. Визначити амплiтуду напруженостi магнiтного поля хвилi.

2.Промiнь свiтла виходить з скла у вакуум. Граничний кут iгр = 420. Визначити швидкiсть свiтла в склi.

3.Монохроматичне свiтло падає нормально на поверхню повiтряного кли-

ну, причому вiдстань мiж iнтерференцiйними смугами x1 = 4 мм. Визначити вiдстань x2 мiж iнтерференцiйними смугами, якщо простiр мiж пластинками, створюючими клин, заповнити прозорою рiдиною з показником заломлення n = 1,33.

4. Сферична хвиля, що поширюється з точкового монохроматичного джерела свiтла (λ=0,6 мкм), зустрiчає на своєму шляху екран з круглим отвором радiусом r = 0,4 мм. Вiдстань a вiд джерела до екрану рiвнi 1 м. Визначити вiдстань вiд отвору до точки екрану, що лежить на лiнiї, що сполучає джерело з центром отвору, де спостерiгається максимум освiтленостi

5. Граничний кут повного вiдбивання для кристалу кам’яної солi з повiтрям рiвний 40,50. Визначити кут Брюстера при падiннi свiтла з повiтря на поверхню цього кристалу.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота з оптики

Варiант 7.

1. Визначити рiзницю фаз ϕ коливань двох точок, якi лежать на променi i один вiд одного на вiдстанi l = 1 м, якщо довжина хвилi λ = 0.5 м.

2. Абсолютнi показники заломлення алмазу i скла вiдповiдно дорiвнюють 2,42 та 1,5. Яке вiдношення товщин цих речовин, якщо час поширення свiтла

вних однаковий?

3.В дослiдi з зеркалами Френеля вiдстань d мiж уявними зображеннями джерела свiтла дорiвнює 0,5 мм, вiдстань L вiд них до екрану дорiвнює 5 м. В жовтому свiтлi ширина iнтерференцiйних полос дорiвнює 6 мм. Визначити довжину хвилi жовтого свiтла.

4.Дифракцiя спостерiгається на вiдстанi L вiд точкового джерела монохроматичного свiтла λ=0.5 мкм. Посерединi мiж джерелом свiтла i екраном знаходиться непрозорий диск дiаметром 5 мм. Визначити вiдстань L, якщо диск закриває тiльки центральну зону Френеля.

5.Свiтло, проходячи через рiдину, налиту в скляну судину (n= 1,5), вiдбивається вiд дна, причому вiдбите свiтло є плоскополяризоване при падiннi його на дно посудини пiд кутом 410. Визначити: 1) показник заломлення рiдини.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота з оптики

Варiант 8.

1. Плоска монохроматична електромагнiтна хвиля поширюється вздовж осi x. Амплiтуда напруженостi електричного поля хвилi дорiвнює E = 5 мВ/м, амплiтуда напруженостi магнiтного поля дорiвнює H = 1мА/м. Визначити енергiю, яка переноситься хвилею за час t = 10 хв через площадку площею S =15 см2, розташовану перпендикулярно до осi x.

2. Показник заломлення води n1 = 1,33, скипiдару n2 = 1.48. Як повиннi вiдноситися товщини шарiв рiдин, щоб час поширення в них променя були однаковими?

3. Вiдстань d мiж двома когерентними джерелами свiтла S1 i S2 в повiтрi дорiвнює 0,15 мм. Найкоротша вiдстань вiд цих джерел до екрану становить 4,8 м. Визначити оптичну рiзницю ходу променей L, що йдуть вiд джерел S1 i S2 в точку C на екранi, якщо вiдстань вiд точки C до точки, де вiсь симетрiї перетинає площину екрану дорiвнює 16 мм.

4.На вузьку щiлину шириною a =0,05 мм падає нормально монохроматичне свiтло з довжиною хвилi λ = 694 нм. Визначити напрям свiтла на другу свiтлу дифракцiйну смугу (по вiдношенню до початкового напряму свiтла).

5.Для деякого кристалу граничний кут дорiвнює 44012’. Визначити кут падiння променя свiтла всерединi кристалу. при якому вiдбитий промiнь буде повнiстю поляризований.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота з оптики

Варiант 9.

1.У вакуумi вздовж осi x поширюється плоска електромагнiтна хвиля. Амплiтуда напруженостi магнiтного поля дорiвнює H = 1 мА/м. Визначити амплiтуду напруженостi електричного поля хвилi E i iнтенсивнiсть хвилi.

2.Швидкiсть поширення свiтла в першому прозорому середовищi дорiвнює 225000 км/с, а в другому 200000 км/с. Промiнь свiтла падає на поверхню роздiлу цих середовищ пiд кутом 300 i переходить в друге середовище. Визначити кут заломлення променя.

3.В дослiдi Юнга вiдстань L вiд щiлин до екрану дорiвнює 3 м. Визначити кутову вiдстань мiж сусiднiми свiтлими полосами, якщо третя свiтла полоса на екранi вiддалена вiд центру iнтерференцiйної картини на вiдстанi 4,5 мм.

4.На щiлину шириною a = 0,1 мм падає нормально монохроматичне свiтло (λ = 0,6 мкм). Екран, на якому спостерiгається дифракцiйна картина, розташований паралельно щiлинi на вiдстанi L = 1 м. Визначити вiдстань b мiж першими дифракцiйними мiнiмумами розташованими по обидвi сторони центрального фраунгоферова максимуму.

5.Граничний кут повного вiдбивання для кристалу кам’яної солi з повiтрям дорiвнює 40,50. Визначити, при якому кутi падiння на поверхню цього кристалу вiдбите свiтло буде повнiстю поляризоване.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 0.

1. Потужнiсть випромiнювання абсолютно чорного тiла дорiвнює 34 кВт. Визначити температуру цього тiла, якщо вiдомо, що площа його поверхнi дорiвнює 0.6 м2.

2. Визначити роботу виходу A фотоелектронiв iз вольфраму, якщо червона межа фотоефекту для нього λ0 = 275 нм.

3.Скiльки квантiв зеленого свiтла ( довжина хвилi 550 нм) повинно падати на поверхню площею 1 мм2 щосекундно, щоб свiтловий тиск на цю поверх дорiвнював 1 н/м2?

4.Кут розсiювання фотона з енергiєю 1.2 МеВ на вiльному електронi 600. Знайти довжину хвилi фотона, що розсiявся, енергiю та iмпульс електрона вiддачi (кiнетичною енергiєю електрона до спiвудару знехтувати).

5.Визначити максимальну i мiнiмальну енергiю фотона в ультрафiолетовiй серiї спектра атома водню (серiя Лаймана).

6.Визначити довжину хвилi де Бройля для атома водню, який рухається при температурi 22o C зi швидкiстю, що вiдповiдає середнiй швидкiстi для даної температури.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 1.

1.Чорне тiло нагрiли вiд температури T1 = 500 K до T2 = 2000 K. Визначити як змiниться довжина хвилi, що вiдповiдає максимуму спектральної густини енергетичної свiтностi.

2.Визначити найбiльшу довжину хвилi свiтла λ0, при якiй може проходити фотоефект, якщо катод зроблено з платини. Робота виходу A для платини дорiвнює 8,5·10−19 Дж.

3.Тиск монохроматичного свiтла з довжиною хвилi 600 нм на зачорнену поверхню, яка розташована перпедикулярно до променiв, що падають на неї, дорiвнює 0,1 мкПа. Визначити кiлькiсть фотонiв, якi падають на поверхню площею 10 см2 за 1 с.

4.Фотон з довжиною хвилi 100 пм розсiюється пiд кутом 1200 на вiльному електронi. Визначити в електрон-вольтах кiнетичну енергiю електрона вiддачi.

5. З якою частотою обертається електрон в атомi водню, якщо вiн знаходиться на круговiй орбiтi з радiусом 5·10−11 м.?

6. Електрон рухається по першiй боровськiй орбiтi. Враховуючи те, що невизначенiсть його швидкостi v складає 1% вiд чисельного значення, визначити невизначенiсть x координати електрону.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 2.

1. Чорне тiло нагрiли вiд температури T1 = 600 K до T2 = 2400 K. Визначити як змiниться довжина хвилi, що вiдповiдає максимуму спектральної густини енергетичної свiтностi.

2.Поверхня цезiю опромiнюється ультрафiолетовими променями з довжиною хвилi λ = 75 нм. Визначити довжину хвилi λe, що вiдповiдає фотоелектрону, який має максимальну швидкiсть. Довжина хвилi червоної межi λo для цезiю становить 628 нм.

3.Визначити тиск свiтла на стiнки електричної 150-ватної лампочки, якщо вважати що вся потужнiсть йде на випромiнювання i стiнки лампочки вiдбивають 15% свiтла, що падає на них. Вважати лампочку сферичною колбою радiсом 4 см.

4.Визначити довжину хвилi рентгенiвського випромiнювання, якщо при комптонiвському розсiяннi цього випромiнювання пiд кутом α=600 довжина хвилi розсiяного випромiнювання дорiвнює 57 пм.

5.Визначити повну енергiю електрона, який знаходиться на третiй орбiтi атому водню.

6.Електрон рухається по першiй боровськiй орбiтi. Враховуючи те, що невизначенiсть його швидкостi v складає 1% вiд чисельного значення,

визначити невизначенiсть x координати електрону.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 3.

1.Потужнiсть випромiнювання абсолютно чорного тiла дорiвнює 10 кВт. Визначити площу поверхнi тiла, що випромiнює, якщо довжина хвилi, на яку припадає максимум спектральної густини його енергетичної свiтностi, дорiвнює 700 нм.

2.Плоский срiбний електрод освiтлюється монохроматичним випромiнюванням з довжиною хвилi λ0 = 83 нм. Визначити, на яку максимальну вiдстань вiд поверхнi електрода може вiддалитися фотоелектрон, якщо зовнi електроду є затримуюче електричне поле напруженiстю Е = 10 В/см. "Червона межа"фотоэфекту для срiбла λ0 = 264 нм.

3.На кожний квадратний сантиметр чорної поверхнi щосекунди (нормально до поверхнi) падає 2,8·1017 квантiв свiтла з довжиної хвилi 400 нм. Який тиск утворює це випромiнювання на поверхню?

4.Фотон з довжиною хвилi 100 пм розсiюється пiд кутом 1800 на вiльному електронi. Визначити, яку швидкiсть при цьому має електрон.

5.Виходячи з теорiї Бора, визначити радiус другої боровської орбiти r2 та довжину хвилi λe, що вiдповiдає руху електрона на цiй орбiтi атома водню.

6.Визначити енергiю фотона, якщо вiдповiдна йому довжина хвилi дорiвнює 16·10−13 м

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 4.

1. Визначити, при якiй температурi максимум спектральної густини енергетичної свiтностi абсолютно чорного тiла, припадає на довжину хвилi 0.642 мкм. Знайти енергетичну свiтнiсть абсолютно чорного тiла при цiй температурi.

2.Визначити роботу виходу електронiв з поверхнi цинку, якщо на нього падає свiтло з довжиної хвилi 300 мкм. Робота виходу A електрона з цинку дорiвнює 3,74 еВ.

3.На поверхню площиною 10 см2 пiд кутом 450 падає потiк фотонiв iнтенсивнiстю 1018 фотон/с, якi вiдповiдають довжинi хвилi 400 нм. Визначити тиск свiтла на поверхню, якщо коефiцiєнт видбивання вiд поверхнi дорiвнює 0,75.

4.Фотон, якому вiдповiдає довжина хвилi λ = 700 нм розсiюється пiд кутом θ = π/2 на вiльному електронi, що покоїться. Визначити, яку долю початкової енергiї витрачає при цьому фотон?

5.При випромiнюваннi атомом водню фотона повна енергiя цього атому змiнилася на 2,56 еВ. Знайти довжину хвилi свiтла, що випромiнюється.

6.Обчислити довжину хвилi де Бройля для електрона кiнетична енергiя якого дорiвнює 10 КеВ.

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМIКО-ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ Кафедра фiзики i електротехнiки

Контрольна робота

з атомної та ядерної фiзики

Варiант 5.

1. Максимум спектральної густини енергетичної свiтностi у спектрi абсолютно чорного тiла припадає на довжину хвилi 0.2 мкм. Визначити, на яку довжину хвилi вiн припадатиме, якщо температура тiла пiдвищиться на 300o C.

2. Робота виходу фотоелектронiв з кадмiю становить 4,08 еВ. Яким повинно бути опромiнювання кадмiю, щоб макимальна швидкiсть фотоелектронiв була 7,2·105 м/с?

3.Скiльки енергiї повинно приносити свiтлове випромiнювання на кожний квадратний мiлiметр чорної поверхнi щосекунди, щоб тиск свiтла на цю поверхню складав 1 н/м2 ?

4.Фотон, якому вiдповiдає довжина хвилi λ = 700 нм, розсiюється пiд кутом θ = π/2 на вiльному електронi, що покоїться. Визначити, яку швидкiсть при цьому має фотоелектрон.

5.Радiус орбiти електрона в атомi водню 2·10−10 м. Фотони якої довжини хвилi можуть визвати iонiзацiю цього атому?

6.Обчислити довжину хвилi де Бройля для теплових (t=0oС) нейтронiв, якi мають середню квадратичну швидкiсть.