Физика Методика решения задач

Методика решения задач контрольной работы
Техническая механика
Кинематика
Основное уравнение динамики
Динамика вращательного движения
Определить положение центра тяжести сечения

Построить эпюру из изгибающих моментов

Физика примеры решения задач
Механические колебания
Математический маятник
Механическое движение и его относительность
Молекулярная физика и термодинамика
Диэлектрики в электрическом поле
Магнитное взаимодействие проводников с током
Найти индуктивность получившегося соленоида
Интерференция света и способы ее наблюдения
Определить кинетическую энергию
Электротехника
Общие указания к выполнению контрольной работы
Генератор постоянного тока
Первичной обмоткой трансформатора
Расчет параметров асинхронного двигателя
Электрические машины постоянного тока
Трансформаторы
Асинхронные электрические машины

Синхронные электрические машины

Оптика. Атомная и ядерная физика.

Задача № 4

 Определить кинетическую энергию Т и скорость   фотоэлектронов при облучении натрия лучами длиной волны  = 400 нм, если красная граница (порог) фотоэффекта для натрия =600 нм.

Решение.

Кинетическую энергию фотоэлектронов определим из формулы Эйнштейна для фотоэффекта

  (1)

где h - постоянная Планка; - частота света; 

 А - работа выхода электрона;

  - кинетическая энергия фотоэлектронов; m - масса электрона;  - скорость фотоэлектрона. Из формулы (1) следует

  (2)

Частоту света определим по формуле 

,  (3)

где с - скорость света;  - длина волны падающего света.

Если поверхность металла освещать лучами частотой , соответствующей красной границе фотоэффекта, то кинетическая энергия фотоэлектронов равна нулю и формула (1) примет вид

,  (4)

где  - частота, соответствующая красной границе фотоэффекта. Отсюда найдем работу выхода:

или

, (5)

где  - красная граница фотоэффекта, т. е. максимальная длина волны, при которой еще возможен фотоэффект.

Подставим в (2) выражение для  из (3) и А из (5) :

  . (6)

Выпишем числовые значения величин в СИ:

h = 6,63.10-34 Дж . с; с = 3.10 8 м/с;  = 400 нм = 4 .10-7 м; = 600 нм = 6 . 10-7 м.

Проверим единицы величин правой и левой частей формулы (6): Дж = Дж . с . м/с . 1/м, Дж = Дж . 

Вычислим

Из формулы

определяем скорость фотоэлектронов

Выпишем числовые значения и вычислим : Wk = 1,67 . 10-19 Дж, m = 9, 11 . 10 - 31 кг.

 

Задача № 5

 Определить дефект массы  и энергию связи  ядра атома бора 5В10.

 Решение.

Дефект массы ядра представляет собой разность массы нуклонов (протонов и нейтронов), составляющих ядро, и массы ядра и определяется по формуле

(1)

где Z - зарядовое число (число протонов в ядре) ; тр - масса протона; А - массовое число (общее число нуклонов в ядре) ; (A - Z) - число нейтронов в ядре; тп - масса нейтрона; mя - масса ядра.

Числа Z и А указываются при написании символа элемента: Z - слева внизу; А - справа вверху.

В данном случае для бора Z = 5, A = 10.

Массу ядра найдем по формуле

тя = та - Zme , (2)

где mа — масса нейтрального атома; тe — масса электрона.

Чтобы не вычислять каждый раз массу ядра, преобразуем формулу (1) с учётом (2):

 , (3)

где   - масса нейтрального атома водорода.

Из табл. 9 и 10 выпишем:  =1,00783 а.е.м.*, 

mn = 1,00867 а.е.м., та = 10,01294 а.е. м.

Подставим числовые значения в (3) и вычислим дефект массы ядра бора :  а.е.м.+ ( 10- 5)1,00867 а.е.м.-10,01294 а.е.м.= 0,06956 а. е. м.

Энергия связи ядра — энергия, выделяющаяся при образовании ядра в виде электромагнитного излучения, определяется по формуле

, (4)

где с — скорость света в вакууме.

Если энергию связи  выражать в мегаэлектрон-вольтах, дефект массы ядра   в атомных единицах, то формула (4) принимает вид

,  (5)

где 931 — коэффициент, показывающий, какая энергия в мегаэлектрон-вольтах соответствует массе в 1 а.е.м. 

Подставив значение  в (5), вычислим энергию связи:  = 931 . 0,06956 МэВ= 64,8 МэВ.

Контрольные задачи

71.Определить скорость света в стекле, если показатель преломления стекла n=1,5.

72. Оптическая разность хода двух когерентных лучей в некоторой точке экрана равна =4,36 мкм. Каков будет результат интерференции света в этой точке экрана, если длина волны света равна

 а) 670,9 нм, б) 435,8 нм.

73. Предельный угол полного внутреннего отражения для роговицы глаза равен 460. Вычислить для роговицы угол полной поляризации.

74. Угол полной поляризации (угол Брюстора) для сыворотки крови здорового человека равен 53,30. Вычислить для сыворотки предельный угол полного внутреннего отражения.

75. Определить концентрацию сахара в моче человека, больного диабетом, если в трубке сахариметра длиной 20 см плоскость поляризации света повернулась на 400. Удельное вращение сахара равно 66,5

76. Определить удельное вращение мятного масла, плотность которого 905 кг/м3. В трубке поляриметра длиной 20 см угол поворота плоскости поляризации оказался равным 440.

77. Определить энергетическую светимость тела лошади при температуре тела 370С, считая, что оно излучает как серое тело с коэффициентом 0,85. На какую длину волны приходится максимум излучения тела лошади?

78. Определить энергетическую светимость тела человека при температуре t=360C, принимая его за серое тело с коэффициентом поглощения к=0,9. На какую длину волны приходится максимум излучения?

79. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить температуру его поверхности, если длина волны, на которую приходится максимум излучения .

80. Максимум излучаемой энергии с поверхности пахотного поля соответствует длине волны  . Определить температуру поверхности поля, приняв его за абсолютно черное тело.

81. Опыт показывает, что облучение куриных яиц в инкубаторе наиболее эффективно при длине волны 4,1 мкм. К какой области спектра относится эта длина волны? Какова должна быть температура проволочной спирали в нагревательной лампе? Какое количество энергии получает в секунду спираль лампы, если её поверхность равна 20 мм2?

82. Толщина стекла в теплице 3 мм. Коэффициент поглощения света стеклом (для инфракрасной части спектра, вызывающей парниковый эффект), равен 0,62 см-1. Какая доля от падающей на стекло интенсивности света достигает растений?

83. Работа выхода электронов с поверхности цезия А=1,89 э. Определить кинематическую энергию фотоэлектронов, если металл освещен желтым светом длиной волны  =589 мкм.

84. Произойдет ли фотоэффект при освещении металла светом длиной волны   Работа выхода электрона из металла равна А=2 эВ.

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

86.Минимальная частота воспринимаемого человеком света  Найти длину волны этих лучей.

87.Фотоактивирование семян производят излучением гелий-неонового лазера мощностью 25 мВт. Какое число фотонов падает на поверхность семени в минуту? Длина волны излучений 630 нм.

88. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра дейтерия .

89. Сколько энергии освободится при соединении одного протона и двух нейтронов в ядро?

90. Найти удельную энергию связи, т.е. энергию, приходящуюся на один нуклон, ядра углерода 

Общие указания к выполнению контрольной работы