Файл: Вариант задача 1.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.11.2023

Просмотров: 355

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ


0 - ВАРИАНТ 2

1 - ВАРИАНТ 11

2 - ВАРИАНТ 20

3 - ВАРИАНТ 27

4 - ВАРИАНТ 32

5 - ВАРИАНТ 38

6 - ВАРИАНТ 46

7 - ВАРИАНТ 53


0 - ВАРИАНТ


Задача 1:

Дифракционная решетка, имеющая 500 штрихов на 1 мм, имеет ширину 2см. На нее нормально падает свет с длинами волн = 550 нм и неизвестной . Определить минимальное различие между и , если их необходимо разрешить во всех порядках? В каком порядке достигается наилучшее разрешение для вашей решётки? Изобразите схему эксперимента с указанием рисунка дифракционной решетки, где проставлен ее период. Кроме этого, изобразите на рисунке дифракционную картину интенсивности света на экране, пронумеруйте все главные дифракционные максимумы, которые могут быть видны на экране. (∆???????????????? = 0.055 нм; = 3)

Дано:









Ширина дифракционной решетки вычисляется по формуле:

(1)

Из формулы (1) выразим период дифракционной решетки:

(2)

Зная, что из дифракционная решетка имеет 500 штрихов на 1 мм, то можно вычислить период дифракционной решетки. Вычислим период дифракционной решетки по формуле (2):



Рассчитаем количество штрихов на всей дифракционной решетке, для этого выразим N из формулы (1):



Вычислим количество штрихов на дифракционной решетке по формуле (3):


Запишем формулу разрешения дифракционной решетки для определенного порядка:

(4)

Выразим из формулы (4) :



Так как нам известно из условий задачи, что дифракционная решетка разрешена во всех порядках, то рассмотрим . Для разрешения дифракционной решетки , то тогда Вычислим по формуле (5)



Найдем порядок, в котором достигается наилучшее разрешение для нашей дифракционной решетки. Так как по формуле (4) видно, что чем выше порядок, тем больше разрешение, то необходимо найти предельный порядок дифракционной решетки, он и будет порядком с наилучшим разрешением.
Для нахождения максимального порядка воспользуемся формулой определяющие условие главных дифракционных порядков:



Так как не может быть больше 1, то тогда формула будет иметь следующий вид:



Выразим m из формулы (7):



По формуле (8) вычислим предельный порядок дифракционной решетки:



Так как порядок может быть только целым числом, то округлим его до целого в меньшую сторону



Рисунок дифракционной решетки:



Рисунок интенсивности света:



Ответ:









Задача 2:

Уединенный цинковый шарик облучается светом с длиной волны λ=200нм. Определить: 1) с какой наибольшей скоростью будут вылетать электроны из шарика? 2) до какого максимального потенциала зарядится шарик, теряя фотоэлектроны? Работа выхода для цинка 4 эВ. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта (ВАХ); покажите на ВАХ ток насыщения ????н и задерживающий потенциал ????. (???????? = 8,826 ∙ 105 м/с; ???????? = 2.215 В;)

Дано:





Для решения задачи запишем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

(1)

Выразим из этой формулы :







Частота падающего света вычисляется по формуле:



Подставим формулу (3) в формулу (2):



Вычислим , если:



м/с





Под воздействием света вследствие фотоэффекта из материала шарика будут эмитироваться фотоэлектроны. В результате чего шарик будет приобретать положительный заряд и соответственно положительный потенциал.

Зарядка будет происходить до того момента, пока потенциальная энергия шарика не станет равной максимальной кинетической энергии фотоэлектронов:

(5)

Тогда уравнение для Эйнштейна для фотоэффекта (1) примет вид:



(6)

Выразим





Подставим формулу (3) в формулу (7):



Вычислим по формуле (8), где




ВАХ:



Задерживающееся напряжение вычисляется по следующей формуле:



Подставим формулу (1) в формулу (9) и выразим





Подставим формулу (3) в формулу (10):



Вычислим по формуле (11):



Ток насыщения вычисляет по следующей формуле:



Где n – это количество электронов, которые вылетают за 1 секунду. Так как нам оно нам не известно, мы не можем найти ток насыщения.

Ответ: ,






Задача 3:

Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны 97,25 нм. Определите: 1) номер энергетического уровня возбужденного атома водорода; 2) радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода; 3) скорость электрона на орбите возбужденного атома водорода. Изобразите на рисунке энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней все переходы из возбужденного состояния в основное для вашего случая, включая промежуточные переходы. (???? = 4; ???? = 8.48 ∙ 10^−10м; ???? = 5.44 ∙ 10^5 м/с)

Дано:



Z = 1


Определим уровень возбужденного атома водорода, воспользовавшись выражением для энергии перехода с основного уровня на возбужденный:



Выразим из формулы (1) уровень возбуждения n:











Частота падающего света вычисляется по формуле:




Подставим формулу (3) в формулу (2):


Вычислим уровень возбуждения по формуле (4), если:



м/с



Так как уровень возбуждения — это целое число, то округлим полученный результат в меньшую сторону

Рисунок энергетической диаграммы атома водорода при переходе из основного в возбужденное состояние электроном:



Радиус орбиты электрона вычисляется по формуле:


Вычислим радиус орбиты электрона, если:





Для нахождения скорости электрона воспользуемся формулой:



Вычислим скорость электрона по формуле (6), если:







Рисунок энергетической диаграммы атома водорода при переходе из возбужденного в основное состояние:



Ответ: n = 4, ,














1 - ВАРИАНТ


1. В опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны λ1 = 0,7 мкм, а затем с λ2. Определите значение длины волны λ2, если шестая светлая полоса в первом случае совпадает с девятой темной полосой во втором случае. Рисунком поясните схему опыта Юнга, укажите на рисунке распределение интенсивности света на экране. Опыт проводится в вакууме.

(????2 = 494,1нм)

Дано:









Найти:



Решение:



Где

– когерентны, источники света

d – расстояние между ними

Расстояние от источника до экрана h>>d является волновым фронтом. Поэтому разность хода образуется на расстояние | | : , т.к. ????<<1, , .

Светлая полоса возникает если «∆» содержит целое число длины волн: - целое число.

Тёмная полоса возникает если «∆» содержит нечетное число полудлин волн; .

По условию



(1)



Центральную светлую полосу не будем считать. Тогда m=6. Первый минимум соответствует