Файл: Вариант задача 1.docx

Пусть темной полосе номер k + N соответствует толщина , тогда учитывая малость преломляющего угла призмы можно записать:

(2)

Тогда можно записать, что ширина интерференционной полосы составит:



При интерференции от клина мы можем записать формулу, которая описывает данный процесс:



Откуда получим, что число линий на 1 см длины составит:



Подставим числовые данные в полученную формулу:





Ответ: число полос равно 5.
№2. При освещении катода светом с длиной волны сначала = 440 нм, а затем = 680 нм обнаружили, что запирающий потенциал изменился в 3 раза. Определить работу выхода электрона = из катода. Сравните скорости электронов и , с которыми они вылетают из катода. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ток насыщения и задерживающий потенциал .

Ответ = 1.33 эВ; = 1.73

Решение

Дано:









Найти:

---

Для решения задания можно использовать формулу закона Эйнштейна для фотоэффекта.

(1)

Для решения данного задания необходимо записать формулу закона А. Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта:





Задерживающий потенциал, приложенный к фотоэлементу, будет тормозить поток фотоэлектронов и при некотором значении тормозящего напряжения приведет к тому, что все электроны будут тормозится и фототок исчезнет.

Тогда можно записать:





В таком случае для первого и второго облучения катода можно записать:





Поскольку запирающий потенциал изменился в 3 раза, то приравняв формулы мы получим равенство:









Вычислим величину задерживающего потенциала:





Откуда работа выхода электрона составит:







Отношение скоростей фотоэлектронов составит:











Допустим, что фотоэлемент включен в цепь. Передвигая движок потенциометра и снимая показания приборов, можно найти вольтамперную зависимость фотоэлемента. При 0  U через элемент проходит небольшой ток. Под действием света из анода вырываются электроны, и он заряжается положительно. Вырванные электроны вблизи 3 анода создают отрицательно заряженное облако, из которого большая часть электронов попадает обратно на анод (анод при 0  U притягивает электроны), а часть электронов из облака попадает на катод. Они и создают небольшой ток. Для прекращения фототока необходимо приложить обратное по знаку напряжение

---

, которое называют задерживающим напряжением. Если увеличивать напряжение, то по мере роста все большее число электронов за секунду попадает на катод. Облако из электронов вблизи анода редеет, а ток через фотоэлемент растет. При достаточно сильном поле облако из электронов вблизи анода полностью исчезнет. Все электроны, вымываемые из металла анода, будут попадать на катод - наступит насыщение: дальнейшее усиление поля в баллоне фотоэлемента не приведет к увеличению тока. Ток насыщения нас I определяется тем количеством электронов, которые вырываются в секунду из металла.



Ответ: ,

№3. Атомарный водород, находящийся в основном состоянии, облучается монохроматическим светом с энергией 15 эВ. Электроны, вылетающие из атомов в результате ионизации, попадают в магнитное поле с индукцией 1 мТл перпендикулярно линиям индукции. Определить радиус окружности, по которой движутся электроны. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода; на отдельном рисунке изобразите движение электронов в магнитном поле. Ответ ???? = 4 мм

Решение

Дано:











Найти:



Согласно условия задания поток фотонов ионизирует невозбужденный атомарный водород. В результате этого процесса мы получим ионы водорода.

Выбитые электроны имеют некоторую кинетическую энергию и скорость. Рассчитаем максимальную скорость электронов. Для этого вычислим значение энергии ионизации атома водорода, используем формулу:

(1)

---

Согласно закона сохранения энергии энергия фотона распределяется на ионизацию атома водорода и на кинетическую энергию электрона, тогда кинетическая энергия составит: 15 – 13,6 = 1,4 эВ.

А скорость будет равна:

(2)



Поскольку скорость электрона на два порядка меньше скорости света, то релятивистскими эффектами возрастания массы можно пренебречь.

Для решения данной задачи нужно рассмотреть движение микрочастицы в магнитном поле и зависимости, которые описывают его движение в магнитном поле с индукцией В или напряженность поля Н.

Для этого выполним рисунок:



В магнитном поле микрочастица, как и любая заряженная частица, будет двигаться по винтовой линии. Сила Лоренца действует на нее в плоскости перпендикулярной вектору индукции магнитного поля и предоставляет ему центростремительное ускорение.

Тогда можно записать:

(3)


Упростим формулу с учетом того, что :





Проведем вычисление:





Энергетическая диаграмма атома водорода примет вид:



Ответ: .

---

3 - ВАРИАНТ

Задание 1.

Естественный свет силой 20 кд падает по нормали на поляризатор и анализатор (Рис. 5.1), угол между главными плоскостями которых составляет α = 37⁰, а поглощение светового пучка в каждом из них составляет k. После прохождения системы поляризатор – анализатор, световой пучок падает по нормали на зеркало и, отразившись, вновь проходит через систему анализатор – поляризатор в обратном направлении и выходит из поляризатора. Считая, что интенсивность светового пучка, выходящего из поляризатора составляет 9 % от входящего в поляризатор, определите:
1) силу света падающего на зеркало I₂; 2) коэффициент поглощения k. (????=0.1844; ????₂=4.24 кд)
Дано:

I₀ = 20 кд

α = 37⁰


Найти:

k - ?

I₂ - ?



рис. 1

Решение

Интенсивность света после поляризатора:

(1)
Согласно закона Малюса, после анализатора:

(2)
После анализатора на обратном пути:

(3)

После поляризатора на обратном пути:

(4)
Откуда коэффициент поглощения k:


Тогда сила света падающего на зеркало I₂ равна:


Ответ: ????=0.1844; ????2=4.24 кд.

Задание 2.

При нагревании абсолютно черного тела его температура изменилась от Т₁ =1000 К до Т₂=2000 К. Во сколько раз изменилась при этом: 1) его энергетическая светимость R_э; 2) максимальная излучательная способность r_λm; 3) на сколько изменилась длина волны λ_m, на которую приходится максимум излучательной способности этого тела, увеличится или уменьшится? Рисунком поясните график распределения энергии излучательной способности в спектре излучения абсолютно чёрного тела, укажите для данных температур положение λ_m1 и λ_m2. ( ;

---