Точечный источник света мощностью 10 вт испускает свет длиной волны 500

Решение задач — Урок 7 — Световые кванты — Квантовая физика

Цель: отработка навыков решения задач.

I. Организационный момент

— Что представляет собой фотон?

— Перечислите основные свойства фотона.

— Напишите формулу энергии фотона, зная частоту колебаний света или длину волны.

— Как определить массу и импульс фотона?

— Как направлен импульс фотона?

III. Решение задач

1. Мощность монохроматического источника света Р = 132 Вт. За время τ = 2 с источник испускает N = 8 · 10 20 световых квантов. Найдите длину волны λ излучения. Постоянная Планка h= 6,6 · 10 -34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 10 8 м/с.

2. Рубиновый лазер за время τ = 2 · 10 -3 с излучает N = 2 · 10 19 квантов на длине волны λ = 690 нм. Найдите мощность Р лазера. Постоянная Планка h = 6,6 · 10 -34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 10 8 м/с.

3. Источник света излучает ежесекундно n = 10 19 фотонов на длине волны λ = 500 нм. Какую мощность Р потребляет этот источник, если в световую энергию переходит η = 10% потребляемой энергии? Постоянная Планка h = 6,6 · 10 -34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 10 8 м/с.

4. Химический лазер создает инфракрасный луч мощностью Р = 36 мВт. Один квант излучения имеет энергию Е_I = 7,2 · 10 -20 Дж и импульс Р_I = 2,4 · 10 -28 кг·м/с. Найдите величину Fсилы, действующей на такой лазер в процессе работы со стороны излучения.

5. Мощность точечного монохроматического источника света Р = 10 Вт на длине волны λ = 0,5 мкм. На каком максимальном расстоянии г этот источник будет замечен человеком, если глаз надежно регистрирует n = 60 фотонов в секунду? Диаметр зрачка d = 4 мм. Постоянная Планка h = 6,6 · 10 -34 Дж·с; скорость света в вакууме с = 3 · 10 8 м/с.

6. Пучок лазерного излучения мощностью Р = 100 Вт падает нормально на непрозрачную пластинку. Пластинка поглощает η = 50% падающей энергии, а остальную, зеркальную, — отражает. Найдите величину F силы давления света на пластинку. Энергия F фотона связана с величиной р его импульса соотношением Е = р · с. Здесь с = 3 · 10 8 м/с — скорость света в вакууме.

7. В рентгеновской трубке электроны, испускаемые нагретой проволочкой К, ускоряются электрическим полем, ударяются о мишень А и тормозятся, испуская при торможении один или несколько рентгеновских фотонов. Найдите самую короткую длину волны λ_min рентгеновского излучения, если напряжение между электродами А и К равно U = 30 кВ. Постоянная Планка h = 6,6 · 10 -34 Дж·с; скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с = 3 · 10 8 м/с; элементарный заряд е = 1,6 · 10 -19 Кл. Скорость электронов при вылете из катода считайте равной нулю.

Источник



атомная и ядерная физика

атомная и ядерная физика

атомная и ядерная физика

Источник света мощностью 100 Вт испускает `5*10^20`фотонов за 1 с. Найти среднюю длину волны излучения.

Какой длины волны свет надо направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2000 км/с? Красная граница фотоэффекта для цезия 690 нм.

995` нм.
Тут, наверное, надо как-то пояснять решение.

94,3` нм.
Ответ вызывает сомнения.

Проверьте, пожалуйста, эти решения.

94,3` нм.
Ответ вызывает сомнения.

Проверьте, пожалуйста, эти решения.

995` нм.
Тут, наверное, надо как-то пояснять решение.

94,3` нм.
Ответ вызывает сомнения.

Проверьте, пожалуйста, эти решения.

Мощность точечного источника света `P=10`Вт, длина волны 500 нм. На каком максимальном расстоянии `l` этот источник сможет заметить человек, если глаз реагирует на световой поток в `n˃60` фотонов в секунду? Диаметр зрачка 0,5 см.

При каком запирающем напряжении `U3` фотоэлектроны, вырванные из вольфрамового электрода, не смогут достичь другого электрода? длина волны 0.1 мкм, работа выхода электронов из вольфрама 4,5эВ.

Источник

Типовые задачи по физике – раздел «Квантовая механика»

по физике – раздел «Квантовая механика»

1. Найти энергию фотона: 1) красного ( = 0,700 мкм); 2) зеленого ( = 0,550 мкм); 3) фиолетового ( = 0,400 мкм); 4) инфракрасного ( = 10 мкм) излучений.

2. Во сколько раз энергия фотона ( = 550 нм) больше средней кинетической энергии поступательного движения молекулы кислорода при комнатной температуре (17 0С)?

3. Принадлежит ли к составу видимого света излучение, фотоны которого обладают энергией 6,00.10-19 Дж?

4. Энергия фотона 1,00 МэВ. Определить импульс фотона.

5. Точечный источник света потребляет мощность N = 100 Вт и равномерно испускает свет во все стороны. Длина волны испускаемого при этом света = 589 нм. КПД источника 0,1%. Вычислить число фотонов, испускаемых источником за 1 с.

6. При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекул одноатомного газа равна энергии фотонов рентгеновских лучей ( = 0,10 нм)?

7. Какова максимальная скорость электронов, вылетающих с поверхности молибдена при освещении его лучами с длиной волны 200 нм?

8. Какой длины электромагнитную волну следует направить на поверхность цинка, чтобы максимальная скорость электрона, вылетевшего из металла, была 0,8 Мм/с?

9. На поверхность никеля падает монохроматический свет ( = 200 нм). Красная граница фотоэффекта для никеля 248 нм. Определить энергию падающих фотонов, работу выхода электронов, максимальную кинетическую энергию электронов и их скорость.

10. Изолированная металлическая пластинка освещается светом с длиной волны 450 нм. Работа выхода электронов из металла 2 эВ. До какого потенциала зарядится пластинка при непрерывном действии света?

11. Найти изменение длины волны света при рассеянии его под углом 900 на свободных первоначально покоившихся протонах.

12. Вычислить комптоновское смещение и относительное изменение длины волны для видимого света ( = 500 нм) и -лучей ( = 5 пм) при рассеянии на первоначально покоившихся свободных электронах. Угол рассеяния 900.

13. Фотон с энергией Е = 0,75 МэВ рассеялся на свободном электроне под углом = 600. Найти энергию рассеянного фотона Е’, кинетическую энергию. Кинетической энергией электрона до соударения пренебречь.

14. Температура абсолютно черного тела изменяется от 727 0С до 1727 0С. Во сколько раз изменится при этом энергия, излучаемая телом?

15. Температура абсолютно черного С. После повышения температуры суммарная мощность излучения увеличилась в 3 раза. На сколько повысилась при этом температура?

16. В какой области спектра лежит длина волны, соответствующая максимуму излучательной способности Солнца, если температура его поверхности 5800 К?

17. Температура поверхности звезды 12000 К. Можно ли определить эту температуру по закону смещения Вина, если земная атмосфера поглощает все лучи с длиной волны короче 290 нм?

18. Во сколько раз увеличится мощность излучения абсолютно черного тела, если максимум излучательной способности переместится от 700,0 нм до 600,0 нм?

19. Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1327 0С до 1727 0С. На сколько изменилась при этом длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, и во сколько раз увеличилась максимальная излучательная способность?

20. Найти длину волны де Бройля электрона, движущегося со скоростью:км/с и 2) 0,8 км/с.

21. Вычислить длину волны де Бройля для протона с кинетической энергией 100 эВ.

22. Найти длину волны де Бройля для -частицы, нейтрона и молекулы азота, движущихся со средней квадратичной скоростью при температуре 25 0С.

23. Вычислить кинетическую энергию электрона, молекулы кислорода и частицы, радиус которой 0,1 мкм и плотность 2000 кг/м3, если каждой из этих частиц соответствует длина волны де Бройля 100 пм.

24. Неопределенность скорости электронов, движущихся вдоль оси абсцисс, составляет v = 102 v/c. Какова при этом неопределенность координаты х, определяющей местоположение электрона?

25. Длительность возбужденного состояния атома водорода соответствует примерно t = 10-7 . Какова неопределенность энергии в этом состоянии?

26. Образец радиоактивного радона 86 Rn 210 содержит 1010 радиоактивных атомов с периодом полураспада 3,825 сут. Сколько атомов распадается за сутки?

27. Сколько ядер распадается за 1 с в куске урана 86 U 238 массой 1,0 кг?

Источник