| Massimo | Дата: Понедельник, 18.11.2013, 18:46 | Сообщение # 6 |
|
Полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 183
Репутация: 0
Статус: Offline
| Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика
ВАРИАНТ 1
1. Поток излучения абсолютно черного тела Фе = 10 кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину волны m = 0,8 мкм. Определить площадь S излучающей поверхности.
2. На металлическую пластину направлен монохроматический пучок света с частотой =7,31014 Гц. Красная граница o фотоэффекта для данного материала равна 560 нм. Определить максимальную скорость Vмах фотоэлектронов.
3. Фотон с энергией 1 = 0,51 МэВ при рассеянии на свободном электроне потерял половину своей энергии. Определить угол рассеяния .
4. На расстоянии r = 5 м от точечного монохроматического ( =0,5 мкм) изотропного источника расположена площадка (S = 8 мм2) перпендикулярно падающим пучкам. Определить число N фотонов, ежесекундно падающих на площадку. Мощность излучения P = 100 Вт.
5. Определить энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на основной.
6. Активность А некоторого изотопа за время t = 10 сут уменьшилась на 20%. Определить период полураспада Т1/2 этого изотопа.
7. Вычислить энергетический эффект Q реакции 94Be + 42He 126 C + 10n
ВАРИАНТ 2
1. Абсолютно черное тело имеет температуру T1 = 500 K. Какова будет температура Т2 тела, если в результате нагревания поток излучения увеличился в n = 5 раз?
2. На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны = 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта 0 = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?
3. Определить максимальное изменение длины волны ( мах) при комптоновском рассеянии света на свободных электрона х.
4. Определить коэффициент отражения поверхности, если при энергетической освещенности Ее = 120 Вт/м2 давление Р света на нее оказалось равным 0,5 мкПа.
5. Найти наибольшую max и наименьшую min длины волн в первой инфракрасной серии спектра водорода (серии Пашена).
6. Определить число N атомов радиоактивного препарата йода 13153 J массой m = 0,5 мкг, распавшихся в течение времени t = 1 мин. (Т ½ 13153 J = 8 суток ).
7. Вычислить энергетический эффект Q реакции 94Be + 42He 126 C + 10 n
ВАРИАНТ 3
1. С поверхности сажи площадью S = 2 cм2 при температуре Т = 400 К за время t = 5 мин излучается энергия W = 83 Дж. Определить коэффициент черноты tсажи.
2. На металлическую пластину падает монохроматический свет ( = 0,413 мкм). Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается, когда разность потенциалов тормозящего электрического поля достигает U = 1,00 В. Определить работу выхода в (эВ) и красную границу фотоэффекта.
3. Фотон рентгеновского излучения с энергией = 0,15 МэВ испытал рассеяние на покоившемся свободном электроне, в результате чего его длина волны увеличилась на = 0,015 А. Найти угол , под которым вылетел комптоновский электрон отдачи.
4. Энергетическая освещенность поверхности, освещаемой нормально падающими лучами равна 3 кВт/м2. Вычислить световое давление, если поверхность черная.
5. Вычислить для атома водорода радиус первой боровской орбиты и скорость электрона на ней.
6. Период полураспада радиоактивного аргона 4118 Ar равен 110 мин. Определить время, в течение которого распадается 25 % начального количества атомов.
7. Напишите ядерную реакцию, происходящую при бомбардировке ядер алюминия 2713Al нейтронами и сопровождающуюся испусканием - частицы и вычислить дефект массы и энергию связи.
ВАРИАНТ 4
1. Мощность Р излучения шара радиусом R = 10 см при некоторой постоянной температуре Т равна 1 кВт. Найти эту температуру, считая шар серым телом с коэффициентом черноты T = 0,25.
2. Красная граница фотоэффекта для цинка 0=310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию Тmax фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны = 200 нм.
3. Какая доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол = /2? Энергия фотона до рассеяния 1= 0,51 МэВ.
4. Давление света, производимое на зеркальную поверхность P = 5 MПа. Определить концентрацию n0 фотонов вблизи поверхности, если длина волны света, падающего на поверхность, = 0,5 мкм.
5. В однозарядном ионе лития электрон перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить длину волны излучения, испущенного ионом лития.
6. Чему равна активность 1 г радия 226 88 Ra период полураспада которого 1590 лет?
7. Вычислить дефект массы и энергию связи ядра 7 3 Li.
ВАРИАНТ 5
1. Определить температуру Т и энергетическую светимость Rэ абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны м = 600 нм.
2. На пластинку падает свет с длиной волны = 0,42 мкм. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 0, 95 В. Определите работу выхода электронов с поверхности пластинки (в эВ).
3. Определить угол рассеяния фотона, испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии равно 3,63 пм.(1 пм = 10-12м).
4. Давление света, производимое на зеркальную поверхность, равно Р = 4 мПа. Сколько фотонов ежесекундно падает на единицу площади поверхности зеркала, если длина волны фотона 0,5 мкм?
5. Определить энергию фотона (в эВ), испускаемого атомом водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую. Энергия ионизации 13, 6 эВ.
6. Определить массу препарата кобальта - 60, имеющего активность 1 Кюри (1 Кюри = 3.7 1010расп/сек). Период полураспада кобальта - 60 равен 1,7I08 с.
7. Определить энергию распада ядра трития 3 1H в МэВ, если масса ядра трития 3,01605 а.е.м., масса электрона 0,00055 а.е.м., масса ядра изотопа гелия 3,01603 а.е.м. Выделяется или поглощается энергия?
ВАРИАНТ 6
1. Из смотрового окошечка печи площадью 8 см 2 излучается каждую минуту энергия 4 кДж. Определить температуру Т печи.
2. Какой кинетической энергией обладают электроны, вырванные из цезия при облучении его светом с длиной волны 0,5 мкм. Работа выхода электрона из цезия 1,9 эВ. (1 эB=1,610-19 Дж).
3. Какая доля энергии фотона при эффекте Комптона приходится на электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол 90°, а энергия фотона до рассеяния равна 1=0,51 МэВ. Энергия покоя электрона 0=0.51 МэВ.
4. Определить коэффициент отражения поверхности, если при облученности Ее=120 Вт/м2, световое давление Р = 510-7 Па.
5. Какую наименьшую энергию нужно сообщить электрону, находящемуся на второй энергетической орбите в атоме водорода, чтобы электрон удалить за пределы атома? Энергия ионизации Еi равна 13,6 эВ.
6. Изотоп 24 11Na имеет период полураспада 11,5 ч. Какая доля первоначального количества радиоактивных атомов натрия останется через сутки?
7. Какова наименьшая энергия, которую надо затратить, чтобы расщепить ядро бериллия 94 Be на отдельные нуклоны? mBe = 9,01219 а.е.м. m (11 H) = 1,00783 а.е.м. mn = 1,00867 а.е.м.
ВАРИАНТ 7
1. Абсолютно черное тело имеет температуру Т1=500 К. Какова будет температура Т2 тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в 5 раз?
2. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фото электронов, если на металл падают лучи с длиной волны 200 нм.
3. Определить угол , на который был рассеян - квант с энергией 1,53МэВ при эффекте Комптона, если кинетическая энергия электрона отдачи Т = 0,51 МэВ. Энергия покоя электрона 0,51 МэВ. (Задачу проще решать в не системных единицах).
4. Определить облученности Ее поверхности с коэффициентом отражения = 0,5 , если давление, производимое излучением Р = 40 мкПа. Лучи падают нормально к поверхности.
5. Вычислите по теории Бора радиус первой боровской орбиты и скорость электрона на орбите для He+.
6. Масса препарата актиния равна 16 мг. Сколько миллиграммов актиния распадается за 1 месяц (30 суток). Период полураспада для актиния 10 суток.
7. Фотон с энергией 5 МэВ превратился в пару электрон -позитрон. Принимая, что кинетическая энергия обеих частиц одинакова, найти эту энергию. Энергия покоя электрона (позитрона) равна 0,51 МэВ.
ВАРИАНТ 8
1. Определить количество теплоты, теряемое поверхностью расплавленной платины при температуре 2000 К за 1 мин, если площадь поверхности равна 100 см 2 . Коэффициент поглощения принять равным 0,8.
2. При облучении светом цинковый шарик, удаленный от других тел, зарядился до потенциала 4,3 В. Определить длину волны излучателя. Работа выхода электрона из цинка 4 эВ.
3. Фотон с длиной волны =15пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона '= 16пм. Определить угол рассеяния . (1пм=10-12 м).
4. На зеркальную поверхность, площадью S = 6см2 падает нормально поток излучения Фе=0,8 Вт. Определить давление р и силу светового давления F света на эту поверхность.
5. В результате поглощения кванта света атомом водорода электрон перешел в этом атоме из основного состояния на 3 -й энергетический уровень. Какова энергия поглощенного кванта (в эВ). Энергия ионизации равна 13,6 эВ.
6. Период полураспада радиоактивного йода 131 53 J 8 суток. Какая часть йода 13153 J останется не распавшейся через год?
7. Изотоп азота 14 7N, поглотив нейтрон, превратился в другой атом. Запишите уравнение ядерной реакции, если известно, что при этом выделяется еще протон. Какое ядро еще образовалось?
ВАРИАНТ 9
1. Какова средняя температура земной поверхности, если длина волны, соответствующая максимуму её теплового излучения равна 10 мкм?
2. Красная граница фотоэффекта у рубидия 810 нм. Какую задерживающую разность потенциалов нужно приложить к фотоэлементу, чтобы задержать электроны, испускаемые рубидием под действием ультрафиолетовых лучей ( =100 нм)? Заряд электрона е = 1,6 10-19 Кл.
3. Узкий пучок монохроматических лучей рассеивается веществом. При этом длины волн излучения, рассеиваемого под углом 60° и 120°, отличаются друг от друга в 2 раза. Считая, что рассеяние происходит на электронах, найти длину волны падающего излучения.
4. Монохроматический пучок света ( =662 нм ) падает на зеркальную поверхность перпендикулярно поверхности. Поток излучения равен 0,6 Вт. Определить силу давления света на поверхность и число фотонов, падающих на эту поверхность за 1 сек.
5. Определить длину волны света, поглощенного атомом водорода, если в результате этого поглощения электрон, находившийся на втором энергетическом уровне, вылетает за пределы влияния атома.
6. Число радиоактивных атомов изотопа 210 84 Bi уменьшилось на 13% в течение одних суток. Определить период полураспада висмута - 210.
7. Определить дефект массы и энергию связи ядра, состоящего из четырех протонов и трех нейтронов.
ВАРИАНТ 10
1. Температура абсолютно черного тела понизилась с 1000 К до 850 К. Определить как и во сколько раз изменилась длина волны, отвечающая максимальной излучательности тела.
2. На фотоэлемент с катодом из лития падают луч и с частотой 1,51015 Гц. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов для прекращения фототока. Работа выхода электронов из лития 2,15 эВ.
3. Фотон с длиной волны =12,6 пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона равна ' = 15 пм. Определить угол рассеяния.
4. Определить коэффициент отражения поверхности, если пр и энергетической освещенности Ее = 50 Вт/м2 давление света на ней оказалось равным 0,2 мкПа.
5. Определить максимальную энергию фотона серии Пашена в спектре излучения атомарного водорода.
6. Какова масса радиоактивного препарата 60 27 Co, имеющего активность 3,71010 Вк. Период полураспада кобальта - 60 равен 1,7108 с.
7. Ядро атома состоит из одного протон а и одного нейтрона. Энергия связи ядра равна 2,18 МэВ. Определить массу ядра, а также массу нейтрального атома, имеющего это ядро.
ВАРИАНТ 11
1. В излучении серого тела с коэффициентом поглощения 0,3 максимум энергии приходится на длину волны 680 нм. Какая энергия излучается с 25 см2 этого тела за 1 с?
2. На металл падают рентгеновские лучи с длиной волны = 1 нм. Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость фотоэлектронов.
3. Фотон с энергией 0,51 МэВ был рассеян при эффекте Комптона на свободном электроне на угол 180°. Определить кинетическую энергию электрона отдачи. Энергия покоя электрона 0,51 МэВ.
4. Параллельный пучок монохроматических лучей длиной волны =0,663 мкм падает на зачерненную поверхность, производя на неё давление р = 0,3 мкН/м2. Определить концентрацию фотонов n0 в пучке.
5. Атом водорода из нормального состояния был переведен в возбужденное. При этом переходе радиус орбиты электрона вырос в 16 раз. Определить энергию возбуждения. (Энергия электрона в нормальном состоянии 13,6 эВ).
6. Найти период полураспада радиоактивного препарата 32 15 Р , если его активность за 20 суток уменьшилась на 62 % по сравнению с первоначальной.
7. Термоядерное взаимодействие двух дейтонов ведет к превращению двух типов: 1). с образованием 3 2 Не и 2). с образованием 3 1Н . Напишите эти ядерные реакции и определите их энергетические эффекты.
ВАРИАНТ 12
1. С поверхности тела площадью 4 см2 при температуре 500 К за 10 минут излучается энергия 500 Дж. Определить коэффициент теплового излучения тела.
2. Определить работу выхода электрона для металла, если красная граница фотоэффекта для него 500 нм.
3. Рентгеновское излучение длиной волны = 60 пм рассеивается плиткой графита (Комптон - эффект). Определить длину волны ' света, рассеянного под углом 60° к направлению падающего пучка.
4. На зеркало с идеально отражающей поверхностью падает поток энергии 600 Вт. Определить силу светового давления на зеркало.
5. Определить в наибольшую и наименьшую длину волны фотона в ультрафиолетовой серии (серии Лаймана ) в спектре водорода.
6. Какая часть начального количества атомов радиоактивного актиния Ac 255 останется через 15 суток. Период полураспада актиния - 225 равен 10 суток.
7. В ядре изотопа кремния 27 14 Si один из протонов превратился в нейтрон ( +- распад). Какое ядро получилось в результате такого превращения? Запишите уравнение этой ядерной реакции.
ВАРИАНТ 13
1. Круглая колба диаметром 10 см излучает свет одинаковой плотности по всем направлениям. Рассматривая этот источник как абсолютно черное тело, рассчитайте энергию, излучаемую колбой за 10 с, если максимум излучательности её приходится на длину волны 0,58 мкм.
2. Может ли вызвать фотоэффект в цинковой пластинке свет с частотой 2 1015 Гц. Работа выхода для цинка соответствует энергии 6,5 10-19 Дж.
3. Определить угол, на который был рассеян - квант с энергией 1,53 МэВ при эффекте Комптона, если кинетическая энергия электрона отдачи равна Т = 0,51 МэВ. Энергия покоя электрона Е0 = 0,51 МэВ.
4. Поток энергии, излучаемый электрической лампочкой Фэ = 600 Вт. На расстоянии 1 м от лампы перпендикулярно падающим лучам расположено плоское круглое зеркальце диаметром 2 см. Определить световое давление на зеркальце. Лампу рассматривать как точечный изотропный излучатель.
5. Атом водорода в основном состоянии поглотил квант света с длиной волны 121,5 нм. Определить радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода.
6. Сколько ядер в 1 мг радиоактивного церия 144 58 Ce распадается в течение суток? Период полураспада церия равен 285 суток.
7. В какой элемент превратится висмут 213 83Bi после одного -распада и двух - распадов. Напишите соответствующие уравнения реакций.
ВАРИАНТ 14
1. Определить поток излучения с 1 см2 расплавленного свинца (tплав = 327°C ) за 1с. Отношение интегральной излучательности поверхности свинца к излучательности абсолютно черного тела равно 0,6.
2. Кванты света с энергией 4,9 эВ вырывают фотоэлектроны с работой выхода 4,5 эВ. Определить максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.
3. В явлении Комптона энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния 60°. Найти энергию рассеянного фотона.
4. Давление света, производимое на частично отражающую поверхность ( = 0,6 ) , равно 1 мПа. Определить число фотонов, падающих за 1 с на 1 м 2 поверхности. Длина волны фотона 0,66 мкм.
5. В двухзарядном ионе Li+2 электрон перешел с первого энергетического уровня на второй. Определить длину волны поглощенного кванта света.
6. Найти активность 2 мкг (210-9 кг) магния 27 12Mg . Период полураспада магния - 27 равен 10 мин.
7. Какая энергия выделяется при реакции 7 3 Li(p, )при полном разложении 1 г лития. mLi = 7,01823 а.е.м. mр = 1,00814 а.е.м. m = 4,00388 а.е.м.
ВАРИАНТ 15
1. Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черно го тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра ( 1= 780 нм) на фиолетовую ( 1= 390 нм)?
2. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм. Найти работу выхода электрона из этого металла.
3. Определить угол рассеяния фотона, испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии равно 3,63 пм.
4. Давление света на зеркальную поверхность, расположенную на расстоянии r=2 м от лампочки нормально к падающим лучам, равно р = 5 нПа. Определить мощность E лампочки, расходуемую на излучение. Лампочку рассматривать как изотропный точечный источник.
5. Определить первый потенциал возбуждения атома водорода.
6. Сколько атомов полония 209 84 Po распадается за 1 сутки из 10 10 атомов. Период полураспада полония 138 суток.
7. При бомбардировке изотопа азота 14 7N нейтронами получается изотоп углерода 14 6C, который оказывается - радиоактивным. Напишите уравнения обеих реакций.
|
| |
| |
