Раздел.

1. Что означает l_max в законе смещения Вина? Дайте определение этой физической величины.

l_max - длина волны, соответствующаямаксимальному значению спектральной плотности энергетической светимости черного тела, обратно пропорциональна термодинамическойтемпературе; Ь — постоянная Вина. l_max=b/T.

2. Какое из перечисленных тел излучает большую энергию при одинаковой температуре? (а) белое, б) красное, в) зеленое, г) черное)

Г) черное. …

3. Как зависит площадь, ограниченная кривой распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела, от температуры тела? (а) не зависит, б) растет ~ T, в) растет ~ T ², г) растет ~ T ⁴, д) растет ~ T ⁵)

Г) Площадь, ограниченная кривой зависимости r_λT от X и осью абсцисс, пропорциональна энергетической светимости R_e черного тела и, следовательно, по закону Стефана— Больцмана, четвертой степени температуры.

4. На белой фарфоровой тарелке нанесен рисунок черной краской. При температуре 1200 ⁰С она начинает излучать видимый свет. Каким будет излучение тарелки и рисунка? (а) рисунок и фарфор излучают одинаково; б) фарфор светится ярче, чем рисунок; в) рисунок выглядит более ярким на фоне тарелки).

 

5. Какое излучение является тепловым? (а) свечение газосветных трубок, б) свечение ламп дневного света, в) свечение ламп накаливания, г) свечение экрана телевизора)

Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является в) свет от лампы накаливания.

6. Исходя из гипотезы о квантах света, получите уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Как выражается «красная граница» фотоэффекта?

Уравнение Энштейна: Энергия падающего фотона расходуется на совершение электроном работы выхода А из металла и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии mv²_max. По закону сохранения энергии, hv=A+ mv²_max /2.

«Красная граница» фотоэффекта выражается формулой v₀=A/h.

7. От чего зависит скорость вылета электронов, испускаемых металлом при фотоэффекте? (а) от частоты n падающего света; б) от интенсивности падающего света; в) от напряжения, поданного на фотоэлемент)

А) по закону внешнего фотоэффекта: Максимальная начальная ско-

рость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

8. От чего зависит задерживающая разность потенциала U _з при фотоэффекте? (а) от частоты n падающего света; б) от интенсивности падающего света; в) от напряжения, поданного на фотоэлемент)

А) величина задерживающего потенциала не зависит от интенсивности, а зависит только от частоты падающего света.

9. Исходя из гипотезы о квантах света, получите выражение для давления света. Как выражается энергия и импульс фотона?

Каждый поглощенный фотон передает поверхности импульс p=hv/c, а каждый отраженный - 2 p=2hv/c. Давление света на поверхность равно импульсу, который передают поверхности в 1 с N фотонов: p=(2hvρN)/c+(hv(1-ρ)N)/c=(1+ρ)hvN/c.

Nhv=E_e – энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в ед-цу времени, а E_e/c=w – объемная плотность энергии излучения.

Поэтому давление света выр-ся: p=E_e(1+ρ)/c=w(1+ρ).

10. Исходя из гипотезы о квантах света, получите формулу для эффекта Комптона. Как выражается комптоновская длина волны электрона?

Согласно закону сохранения энергии, W₀+ε= W₀+ε’ (1), а согласно закону сохранения импульса, p=p_e+p’ (2), где W₀=mc² – энергия электрона до столкновения; E= hv – энергия налетающего фотона; W=sqrt(p_e²c²+m²c⁴) – энергия электрона после столкновения; ε’=hv’ – энергия рассеянного фотона. Подставив значения величин в выражения 1 и 2 и решив их, получим mc²(v-v’)=hvv’(1-cosa). Поскольку v=c/λ, v’=c/λ’, ∆λ=λ’-λ, получим ∆λ= h(1-cosa)/mc=(2hsin²(a/2))/mc – формула Коптона. Подстановка в нее значений h, m и с дает комптоновскую длину волны электрона λ_c=h/mc =2,426 пм.

11. При каком явлении фотон, соударяясь с электроном, передает ему только часть энергии? (а) при фотоэффекте; б) при световом давлении; в) при эффекте Вавилова-Черенкова; г) при эффекте Комптона)

Г) Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе света. Если считать, как это делает квантовая теория, что излучение имеет корпускулярную природу, т.е. представляет собой поток фотонов, то эффект Комптона — результат упругого столкновения рентгеновских фотонов со свободными электронами вещества (для легких атомов электроны слабо связаны с ядрами атомов, поэтому ихможно считать свободными).

12. Величина комптоновского смещения Dl, наблюдающегося при рассеянии рентгеновских лучей, зависит от угла рассеяния j. При каком угле j смещение Dl будет иметь наибольшее значение? (а) при j=0; б) при j=p/2; в) при j>p/2; г) при j=p)

Г) Наибольшее увеличение длины волны, на 2λ_с, происходит при рассеянии назад, на угол φ= π.

13. От чего зависит изменение длины волны Dl при рассеянии рентгеновских лучей в эффекте Комптона? (а) от угла рассеяния j; б) от длины волны падающих лучей; в) от показателя преломления рассеивающего вещества)

А) Опыты показали, что разность ∆λ=λ’-λ;,не зависит от длины волны X падающего излучения и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния φ.