Файл: Практика 12Ин.doc

Задачи домашнего задания

3.6 Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим по нормали к поверхности пластинки. После того как пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнили жидкостью, радиусы темных колец в отраженном свете уменьшились в 1,25 раза. Найти показатель преломления жидкости.

3.7 На дифракционную решетку нормально падает пучок света. Натриевая линия (=589 нм) дает в спектре первого порядка угол дифракции, равный 17⁰8`. Некоторая линия дает в спектре второго порядка угол дифракции 24<sup>0</sup>12`. Найти длину волны этой линии и число штрихов на единицу длины решетки.

3.8 Какова должны быть постоянная дифракционной решетки, чтобы в первом порядке был размещен дублет натрия (589 нм и 589,6 нм)? Ширина решетки 2,5 см.

3.9 Найти линейную дисперсию дифракционной решетки, если ее угловая дисперсия в спектре первого порядка равна рад/м, а фокусное расстояние линзы, проектирующей спектр на экран, равно 40 см?

3.10 Найти угол полной поляризации при отражении света от стекла, показатель преломления которого равен 1,57.

Результат проверки домашнего задания

Подпись преподавателя:

Практическое занятие № 4

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА СВЕТА И ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ

Теоретическое введение

Вопрос: Что такое тепловое излучение?

Ответ:

Вопрос: Что такое абсолютно черное тело?

Ответ:

Энергетическая светимость абсолютно черного тела, т.е. энергия, излучаемая за единицу времени единицей площади поверхности абсолютно черного тела определяется формулой Стефана-Больцмана:

,

где Т – термодинамическая температура; - постоянная Стефана-Больцмана.

Если тело не является абсолютно черным, то

,

где коэффициент всегда меньше единицы.

Энергетическая светимость связана со спектральной плотностью энергетической светимости абсолютно черного тела соотношением:

.

Первый закон Вина: произведение термодинамической температуры абсолютно черного тела на длину волны, при которой спектральная плотность энергетической светимости этого тела максимальна, равна постоянной величине:

.

Второй закон Вина: максимальная спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела возрастает пропорционально пятой степени термодинамической температуры:

,

где .

Вопрос: В чем состоит корпускулярно- волновой дуализм?

Ответ:

Энергия фотона (кванта света) определяется формулой:

,

где - постоянная Планка;- частота света.

Импульс и масса фотона определяются выражением:

,

где - скорость распространения света в вакууме.

Вопрос: Что такое фотоэффект?

Ответ:

Вопрос: Какие виды фотоэффекта Вам известны?

Ответ:

Связь между энергией фотона, вызывающего внешний фотоэффект и максимальной кинетической энергией вылетающих электронов дается формулой Эйнштейна:

,

где - работа выхода электрона из металла;- масса электрона.

Если , то

,

где - частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта.

Вопрос: Что такое красная граница фотоэффекта?

Ответ:

Световое давление:

,

где - энергия, падающая на единицу поверхности за единицу времени;- коэффициент отражения света (1 – полное отражение; 0 – полное поглощение).

Задачи для разбора в аудитории

4.1 Какую энергетическую светимость имеет абсолютно черное тело, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 484 нм?

4.2 Абсолютно черное тело имеет температуру 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости изменилась на 9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

4.3 Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла равна 275 нм. Найти работу выхода электрона из металла, максимальную скорость электронов, вырываемых из металла светом длиной волны 180 нм, и максимальную кинетическую энергию электронов.

4.4 Составьте таблицу значений длин де Бройля для электрона, движущегося со скоростью: .

Задачи домашнего задания

4.5 Мощность излучения абсолютно черного тела 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности 0,6 м².

4.6 На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела, имеющего температуру, равную температуре человеческого тела – 37⁰С?

4.7 Какую мощность надо подводить к зачерненному металлическому шарику радиусом 2 см, чтобы поддерживать его температуру на 27 К выше температуры окружающей среды? Температура окружающей среды 293 К. Считать, что тепло теряется только вследствие излучения.

4.8 С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны 520 нм?

4.9 На поверхность площадью 0,01 м² в единицу времени падает световая энергия 1,05 Дж/с. Найти световое давление в случаях, когда поверхность полностью отражает и полностью поглощает падающие на нее лучи.

4.10 Найти длину волны де Бройля для атома водорода, движущегося при температуре 293 К с наиболее вероятной скоростью.

Результат проверки домашнего задания