Тепловое излучение.

 

·       5-41. Вычислить истинную температуру Т вольфрамо­вой раскаленной ленты, если пирометр показывает температуру Трад= 2,5 кК. Принять, что поглощательная способность для вольфрама не зависит от частоты излучения и равна аi=0,35.

·       5-42. Черное тело имеет температуру Т1=500К. Како­ва будет температура Т2 тела, если в результате нагрева­ния поток излучения увеличится в п = 5 раз?

·       5-43. Температура абсолютно черного тела Т=2кК. Определить длину волны lт, на которую приходится мак­симум энергии излучения, и спектральную плотность энергетической светимости rlT для этой длины волны.

·       5-44. Определить температуру Т и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны l= 600 нм.

·       5-45. Из смотрового окошечка печи излучается поток Фе=4 кДж/мин. Определить температуру Т печи, если площадь окошечка S = 8 см2.

·       5-46. Поток излучения абсолютно черного тела Ф=10кВт. Максимум энергии излучения приходится на длину волны lm=0,8 мкм. Определить площадь S излучающей поверхности.

·       5-47. Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излуче­ния переместится с красной границы видимого спектра (l=780 нм) на фиолетовую (l= 390нм)?

·       5-48.Определить поглощательную способность серого тела, для которого температура, измеренная радиа­ционным пирометром, Трад=4 кК, тогда как истинная температура Т тела равна 3,2кК.

·       Муфельная печь, потребляющая мощность Р = 1 кВт, имеет отверстие площадью S=100см2. Определить долю h мощности, рассеиваемой стенками печи, если температура ее внутренней поверхности Т=1кК?

·       Средняя энергетическая светимость R поверхно­сти Земли равна 0.54 Дж/(см2×мин). Какова должна быть температура Т поверхности Земли, если считать, что она изучает как серое тело с коэффициентом черноты аТ = 0,25?


Фотоэффект.

 

·       Красная граница фотоэффекта для цинка lкр= 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны l=200 нм.

·       На поверхность калия падает свет с длиной волны l = 150 нм. Определить максимальную кинетическую энергию Тмах фотоэлектронов.

·       Фотон с энергией Е= 10 эВ падает на серебряную пластину и вызывает фотоэффект. Определить им­пульс р, полученный пластиной, если принять, что на­правления движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластин.

·       На фотоэлемент с катодом из лития падает свет с длиной волны l = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов Umin, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок.

·       Какова должна быть длина волны γ-излучения, падающего на платиновую пластину, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была vmax=3Мм?

·       На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетового излучения (l=0,25мкм). Фототок прекращается при минимальной задерживающей раз­ности потенциалов Umin=0,96 В. Определить работу выхода А электронов из металла.

·       На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны l = 0,1 мкм. Красная граница фото­эффекта lкр = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энер­гии?

·       На металл падает рентгеновское излучение с дли­ной волны l = 1 нм. Пренебрегая работой выхода, опре­делить максимальную скорость Vmax фотоэлектронов.

·       На металлическую пластину направлен моно­хроматический пучок света с частотой n=7,3×1014Гц. Красная граница фотоэффекта для данного материала равна 560 нм. Определить максимальную скорость Vmax фотоэлектронов.

·       На цинковую пластину направлен монохроматический пучок света. Фототок прекращается при задер­живающей разности потенциалов U = 1,5 В. Определить длину волны света, падающего на пластину.


Эффект Комптона.

 

·       Фотон при эффекте Комптона на свободном электроне был рассеян на угол θ=p/2. Определить импульс, приобретенный электроном, если энергия фотона до рассеяния была Е1= 1,02 МэВ.

·       Рентгеновское излучение (l=1нм) рассеивается электронами, которые можно считать практически сво­бодными. Определить максимальную длину волны рентгеновского излучения в рассеянном пучке.

·       Какая доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол θ=p/2? Энергия фотона до рассеяния Ео = 0,51 МэВ.

·       Определить максимальное изменение длины волны при комптоновском рассеянии света на свободных электронах и свободных протонах.

·       Фотон с длиной волны l1=15пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона l2 = 16 пм. Определить угол рассеяния.

·       Фотон с энергией Е1 = 0,51 МэВ был рассеян при эффекте Комптона на свободном электроне на угол θ=180°. Определить кинетическую энергию Т электрона отдачи.

·       В результате эффекта Комптона фотон с енергией Е1=1,02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол θ=150°. Определить энергию рассеянного фотона.

·       Определить угол θ, на который был рассеян квант с энергией e1 = 1,53 МэВ при эффекте Комптона, если кинетическая энергия электрона отдачи Т=0,51МэВ.

·       Фотон с энергией e=0,51МэВ при рассеянии на свободном электроне потерял половину своей энергии. Определить угол рассеяния θ.

·       Определить импульс ре электрона отдачи, если фотон с энергией e = 1,53 МэВ в результате рассеяния свободном электроне потерял 1/з своей энергии.


Квантовая природа света.

 

·       5-71. Определить энергетическую освещенность Ее зеркальной поверхности, если давление р, производимое излучением, равно 40 мкПа. Излучение падает нормально к поверхности.

·       5-72. Давление р света с длиной волны k=40нм, падающего нормально на черную поверхность, равно 2нПа. Определить число N фотонов, падающих за время t= 10с на площадь S = 1 мм2 этой поверхности.

·       5-73. Определить коэффициент отражения r поверхности, если при энергетической освещенности Е= 120 Вт/м2 давление р света на нее оказалось равным 0,5 мкПа.

·       5-74. Давление света, производимое на зеркальную поверхность, р=5 мПа. Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности, если длина волны света, падающего на поверхность, l=0,5мкм.

·       5-75. На расстоянии r = 5 м от точечного монохрома­тического (l = 0,5 мкм) изотропного источника распо­ложена площадка (S = 8 мм2) перпендикулярно падающим пучкам. Определить число N фотонов, ежесекундно падающих на площадку. Мощность излучения Р = 100 Вт.

·       5-76. На зеркальную поверхность под углом a=60° к нормали падает пучок монохроматического света (l=590 нм). Плотность потока энергии светового пучка равна 1 кВт/м2. Определить давление р, производи­мое светом на зеркальную поверхность.

·       Свет падает нормально на зеркальную поверх­ность, находящуюся на расстоянии r = 10 см от точеч­ного изотропного излучателя. При какой мощности Р излучателя давление р на зеркальную поверхность будет равным 1мПа?

·       Свет с длиной волны l=600нм нормально пада­ет на зеркальную поверхность и производит на нее давление р=4мкПа. Определить число N фотонов, падаю­щих за время t=10 с на площадь S = 1 мм2 этой по­верхности.

·       На зеркальную поверхность площадью S=6 см2 падает нормально поток излучения Ф= 0,8 Вт. Опреде­лить давление р и силу давления F света на эту поверх­ность.

·       Точечный источник монохроматического (l=1 нм) излучения находится в центре сферической зачерненной колбы радиусом R = 10 см. Определить световое давле­ние р, производимое на внутреннюю поверхность колбы, если мощность источника Р=1 кВт.