Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 2 гостя.

Квантовая физика. Задачи для абитуриентов.

   1. Катод фотоэлемента облучается светом с длиной волны λ = 3,5 × 10−7 м. Какая энергия передана фотоэлектронам, если в цепи фотоэлемента протек заряд Q = 2 × 10−12 Кл? Постоянная Планка h = 6,62 × 10−34 Дж•с, величина заряда электрона |е| = 1,6 × 10−19 Кл, скорость света с = 3 × 108 м/с. [решение]

   2. Какой максимальный заряд Q может быть накоплен на конденсаторе емкостью Сo = 2 × 10−11 Ф, одна из обкладок которого облучается светом с длиной волны λ = 5 × 10−7 м? Работа выхода электрона составляет А = 3 × 10−19 Дж, постоянная Планка h = 6,62 × 10−34 Дж•с, величина заряда электрона |е| = 1,6 × 10−19 Кл, скорость света с = 3 × 108 м/с. [решение]

   3. На металлическую пластинку сквозь сетку, параллельную пластинке, падает свет с длиной волны λ = 0,4 мкм. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов между пластинкой и сеткой U = 0,95 В. Определить красную границу фотоэффекта (максимальную длину волны λmax). Постоянная Планка h = 6,62 × 10−34 Дж•с, величина заряда электрона |е| = 1,6 × 10−19 Кл, скорость света с = 3 × 108 м/с. [решение]

   4. Лазер излучает световые импульсы с энергией W = 0,1 Дж. Частота повторения импульсов ν = 10 Гц. Коэффициент полезного действия лазера, определяемый как отношение излучаемой энергии к потребляемой, составляет η = 0,01. Какой объем воды V нужно пропустить за время τ = 1 час через охлаждающую систему лазера, чтобы вода нагрелась не более, чем на Δt = 10 oС? Удельная теплоемкость воды с = 4,2 Дж/(г•К), плотность воды ρ = 1 г/см3. [решение]

   5. Атом водорода испустил фотон с длиной волны 4,86 × 107 м. На сколько изменилась энергия электрона в атоме? [решение]

6. Шар радиуса R из вольфрама, покрытый тонким слоем цезия, освещают аргоновым лазером, излучающим на длине волны λ1. Какой заряд приобретет шар, если красная граница для Cs на W составляет λ2? [решение]

7. Лазерный усилитель представляет собой кювету, заполненную усиливающей свет средой (про такую среду говорят, что она обладает инверсной заселенностью). На вход лазерного усилителя падает лазерное излучение с мощностью P1 = 1 кВт. Мощность лазерного излучения на выходе из усилителя оказывается равной P2 = 10 МВт. Найти силу, которую нужно прикладывать к усилителю, чтобы удерживать его в неподвижном положении. [решение]

8(61). Катод K и анод A фотоэлемента представляют собой две пластины площадью S каждая, находящиеся на расстоянии d друг от друга (рис.). На расстоянии 2d/3 от катода размещена проволочная сетка C. Между сеткой и катодом подано напряжение Uo, полярность указана на рисунке. Какой максимальный заряд может накопиться на аноде, если катод облучить светом частотой ν? Работа выхода материала катода A, постоянная Планка h, заряд электрона −e. [решение]


9(69). Плоский алюминиевый электрод освещается ультрафиолетовым светом с длиной волны λ = 8,30 × 10−8 м. На какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалиться фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающее электрическое поле напряженности E = 7,5 В/см? Красная граница фотоэффекта для алюминия соответствует длине волны λ = 33,2 × 10−8 м. [решение]

10(71). В одной из моделей молекулярного иона водорода H2+ предполагается, что электрон движется по круговой орбите, лежащей в плоскости, перпендикулярной к линии, соединяющей протоны. Расстояние между протонами R, заряд электрона е, его масса m. Найти скорость, с которой движется электрон. [решение]

11(75). Атом вещества с относительной атомной массой A, жестко закрепленный в кристаллической решетке, поглощает свет частоты ν. При какой частоте будет максимум поглощения в этом веществе, находящемся в газообразном состоянии? Масса протона равна mp. [решение]

12(81). На неподвижный невозбужденный атом водорода налетает другой невозбужденный атом водорода. Какова должна быть минимальная кинетическая энергия налетающего атома, чтобы в результате столкновения мог излучиться фотон? Энергия ионизации атома водорода Eи = 13,6 эВ. Частоты излучения атома водорода определяются формулой ν = R(1/n2 − 1/m2), где R − постоянная, n и m − целые числа. [решение]

13(83). Пучок лазерного излучения мощностью W = 100 Вт падает на непрозрачную пластинку под углом α = 30°. Пластинка поглощает 60 % падающей энергии, а остальную энергию зеркально отражает. Найдите абсолютную величину силы, действующей на пластинку со стороны света. Скорость света c = 3 × 108 м/с. [решение]

14(86). На плоскую поверхность тонкой плосковыпуклой положительной линзы нанесено абсолютно отражающее покрытие. На выпуклую поверхность этой линзы падает узкий пучок импульсного лазерного излучения с энергией W = 4 Дж и длительностью импульса τ = 10−8 с. Падающий пучок распространяется параллельно главной оптической оси линзы на расстоянии F/(2√{3}) от оси (F − фокусное расстояние линзы). Найдите величину средней силы, действующей на линзу со стороны света, если половина энергии лазерного излучения поглощается в линзе. Отражением от поверхности линзы (без покрытия) можно пренебречь. [решение]

15(89). Катод вакуумного фотоэлемента облучается световым пучком с длиной волны λ = 0,5 мкм и мощностью W = 1 Вт. При больших ускоряющих напряжениях между катодом и анодом фототок достигает насыщения (все электроны, выбитые из катода в единицу времени, достигают анода) Iн = 4 мА. Какое количество n фотонов приходится на один электрон, выбиваемый из катода? Заряд электрона e = 1,6 × 10−19 Кл. Постоянная Планка h = 6,6 × 10−34 Дж•с. [решение]

16(П). Протон движется в однородном магнитном поле с индукцией B = 15 мТл по окружности радиусом R = 1,4 м. Определите длину волны де Бройля для протона. [решение]

17(ЗО). Можно ли расплавить вольфрам, сфокусировав солнечные лучи при помощи достаточно большой стеклянной линзы? Температура плавления вольфрама 3420 °С, температуру поверхности Солнца считать равной 5830 К. [решение]

18. При поглощении фотона атом водорода перешел со второго энергетического уровня (E2 = −5,42 × 10−19 Дж) на четвертый (E4 = −1,36 × 10−19 Дж). Определите модуль импульса поглощенного фотона. [решение]

19. При увеличении частоты световой волны, падающей на металлическую пластинку, в три раза (ν2 = 3ν1) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в пять раз. Какова энергия фотонов Е1 соответствующая частоте волны ν1, если работа выхода электронов из металла равна Авых = 4,2 эВ. [решение]

20. Вольтамперная характеристика фотоэлемента Ф, полученная при его освещении монохроматическим излучением, изображена на рисунке. Участок АВ вольтамперной характеристики − линейный, задерживающее напряжение Uз = 3,2 В, сила тока Io = 80 мкА. Определите максимальную мощность Рmax тока на реостате, если, не изменяя освещения, к фотоэлементу подключить реостат R. [решение]


В банк задач абитуриенту