B1A77174-4751-4281-9618-57ABF76812ED / Контрольная работа 4

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Контрольная работа

По дисциплине: «Физика(спец.главы)»

Выполнил: Крюков А.В.

Группа:СБЗ-61

Вариант: 02

Проверил: Грищенко И.В.

Новосибирск, 2016 г

702. Яркость В) светящегося куба одинакова, во всех направлениях и равна 500 Kд/м², ребро куба равно 20 см. Определить максимальную силу света ( I_max ) куба.

Дано:

В=500 Kд/м²

I_{max -?}

Решение:

Так как одновременно можно увидеть не больше трех граней, то площадь максимальной проекции куба равна

,

где проекция одной грани.

Поскольку яркость В светящегося куба одинакова во всех направлениях, то

Ответ:

712. Черное тело имеет температуру Т₁ = 500 К. Какова будет температура Т₂ тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в n = 5 раз?

Дано:

Т₁ = 500 К

Т_{2 -?}

Решение:

Согласно закону Стефана-Больцмана, для черных тел поток пропорционален четвёртой степени температуры:

, где Т_i температура, а I_i – Поток излучения, -Постоянная Стефана–Больцмана

Ответ:

722. На поверхность калия падает свет с длиной волны λ = 150 нм. Определить максимальную кинетическую энергию Т_max фотоэлектронов.

Дано:

λ = 150 нм = 15010^-9м

Т_max- ?

Решение:

Чтобы кинетическая энергия фотоэлектрона была максимальна, необходимо, чтобы энергия поглощенного кванта ушла на работу выхода А_вых, а остальное превратилось в кинетическую энергию Т_max :

.

Энергия фотона:

, где h = 6,610^-34Джс (постоянная Планка), с – скорость света,  – длина волны.

Отсюда кинетическая энергия:

Для калия работа выхода А_вых=2,26эВ=2,261,610^-19 = 3,61610^-19 Дж.

Получаем численное выражение для кинетической энергии:

Ответ:.

732. Фототок, возникающий в цепи вакуумного фотоэлемента при освещении цинкового электрода электромагнитным излучением с длиной волны 262 нм, прекращается, если подключить задерживающее напряжение 1,5 В. Найти величину и полярность внешней контактной разности потенциалов фотоэлемента.

Дано:

λ = 262 нм = 26210^-9м

U_з=1,5В

U_к-?

Решение:

Энергия поглощенного кванта уходит на работу выхода А_вых, кинетическую энергию Т, преодоление задерживающего напряжения U₃ и внешней контактной разности потенциалов U_k:

Если ток прекращается, значит Т=0

Отсюда

, где h = 6,610^-34Джс (постоянная Планка), с – скорость света,  – длина волны.

Работа выхода для цинка А_вых=4,24эВ=4,241,610^-19 = 6,78410^-19 Дж.

Для удобства расчетов вычислим частями:

Дж

Видим, что знак внешней контактной разности потенциалов отрицательный, из чего следует, что внешняя контактная разность потенциалов противоположна по направлению к задерживающему напряжению.

Ответ: .

742. Рентгеновское излучение (λ = 1 нм) рассеивается электронами, которые можно считать практически свободными. Определить максимальную длину волны λ_max рентгеновского излучения в рассеянном пучке.

Дано:

λ = 1 нм = 110^-9м

λ_max - ?

Решение:

Рассмотрим случай упругого рассеяния рентгеновского излучения на слабо связанных электронах.

Опыт Комптона показал, что в рассеянном излучении наблюдается увеличение длины волны, зависящее от угла рассеяния :

,

где =2,4310^-12 м – так называемая комптоновская длина волны, независящая от природы рассеивающего вещества.

м

Отсюда максимальная длина волны в рассеянном пучке

нм

Ответ: нм.

752. Давление р света с длиной волны λ = 40 нм, падающего нормально на черную поверхность, равно 2 нПа. Определить число N фотонов, падающих за время t= 10 с на площадь S = 1 мм² этой поверхности.

Дано:

λ = 40 нм=4010^-9м

р =2 нПа=210^-9Па

t = 10 с

S = 1 мм² = 10^-6м²

N-?

Решение:

Из второго закона Ньютона следует, что сила давления равна изменению импульса за единицу времени.

Будем считать, что черная поверхность полностью поглощает падающее излучение. Тогда

,

где N – число фотонов падающих в единицу времени, р₁ – импульс одного фотона (находим из формулы Энштейна), Е – энергия одного фотона

, где h – постоянная Планка, с другой стороны сила давления равна произведению давления на площадь давления:

.

Теперь можем выразить число фотонов через известные нам величины:

Ответ: .

802. Вычислить по теории Бора радиус г₂ второй стационарной орбиты и скорость электрона на этой орбите для атома водорода.

Дано:

атом Н

________

-?

г₂-?

Решение:

Радиус боровской орбиты атома водорода , поэтому

Скорость электрона, находящегося на n-ой орбите:

, поэтому

Ответ: ;

822. Используя соотношение неопределенностей, оценить наименьшие ошибки  в определении скорости электрона и протона, если координаты центра масс этих частиц могут быть установлены с неопределенностью 1 мкм.

Решение:

Принцип неопределенности Гейзенберга выражается неравенствами:

.

Пусть скорость электрона определена точно, тогда вся неопределенность приходится на скорость протона. Тогда минимальное значение скорости протона:

Теперь наоборот: пусть скорость протона определена точно, тогда вся неопределенность приходится на скорость электрона. Тогда минимальное значение скорости электрона:

Ответ: Координаты вектора скорости протона в таком случае могут быть определены с максимальной точностью 0,4 м/с, а электрона – 725 м/с.