фотоэффект как найти длину волны света

0.93 Mb.Название страница2/5Дата09.04.2012Размер0.93 Mb.Тип Смотрите также:   2       ^ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧI. Шар и сплошной цилиндр имеют одинаковую массу (5 кг каждый) и катятся с одинаковой скоростью 10 м/с. найти отношение их кинетических энергий.Дано: m1=m2 = m; v1=v2 = v Найти: Eк1 / Ек2 Решение: по условию шар и сплошной цилиндр катятся, т.е. происходит поступательное движение их центров масс и одновременно вращательное движение этих тел относительно их собственных осей вращения. Кинетическая энергия катящегося шара равна:а цилиндра: Ек1= m v2 / 2 + I1 y12 / 2,Ек2 = m v2 / 2 + I1 y22 / 2, где I1, I2 и y1 , y2 - моменты инерции и угловые скорости соответственно шара и цилиндра. Момент инерции шара I1 = 0,4 m r12 , а цилиндра I2 = 0,5 m г22 , где r1 и г2 -радиусы шара и цилиндра. Так как линейная и угловая скорость связаны соотношением y = v/r, то выражение для EK1 и Еk2 приобретает следующий вид: EK1 = m v2 / 2 + 0,4 m r12 y 2 / r12 = 0,7 m v2 Ек2 = m v2 / 2 + 0,5 m r22 y 2 / г22 = m v2 откуда ЕК1/ Ек2 = 0,7 Ответ: Ек1 / Ек2 = 0,7 2. Кислород массой 320 г. нагревают при постоянном давлении от 300 до 310 К. Определить количество теплоты, поглощенное газом, изменение внутренней энергии и работу расширения газа. Дано: m = 320 г. = 0,32 кг; Т1 = 300 К; Т2 = 310 К; М = 32 g 10-3 кг/моль Найти: A, Q, U Решение: считаем газ идеальным. Количество теплоты, необходимое для нагревания газа при постоянном давлении, находим, используя 1 начало термодинамики для изобарного процесса: где молярные теплоемкости при постоянном объеме Cv и при постоянном давлении Ср равны: Cv = iR/2; Cp = (i + 2)R/2 Молекулы кислорода двухатомные, поэтому для них число степеней свободы i = 5. С учетом записанных выражений для молекулярных теплоемкостей, выражение для Q принимает вид: Q = m(i + 2)R(T2-T1)/2M (1) Изменение внутренней энергии: U=(m/M)Cv (T2-T1)=(m/M)(i/2) R(T2-T,) (2)Работа расширения газа при изобарном процессе А = Р V так как согласно уравнению Клайперона-Менделеева: Р V= (m / M) R T, то получаем: А = Р V= (m/М)R T ={m/М)R(Т2-Т1) (3) Подставляя числовые значения в формулы (1), (2) и (3), имеем: Q = [0,32 (5+2) 8,31 (310 - 300] / (2 32 10-3) = 2910 Дж U=[0,32 5 8,3 1 (310 - 300)] / (2 32 10-3) = 2080 Дж А = [0,32 - 5 8,3 1 (310 - 300)] / 32 10-3 = 830 Дж Ответ: Q = 2910 Дж; U= 2080 Дж; А = 830 Дж 3. Давление света (длина волны 0,55 мкм) нормально падающего на зеркальную поверхность равно 9 мкПа. Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности. Дано: k = 0,55 10-6 Па, q=1 Найти: n Решение: давление света при нормальном падении на поверхность с коэффициентом отражения р: p = I(l+q)/c = w (1+q) (1) где I - интенсивность излучения, с - скорость света в вакууме, w = I / с - объемная плотность энергии излучения. Энергия одного фотона e = hс / k, где h - постоянная Планка. Объемная плотность энергии излучения: w= nhc/ k (2) где n концентрация фотонов. Подставляем (2) в (1) получаем: p = nhc(l+q)/ k (3)откуда: n= kP/hc(1+q)n = (0,55 10 -6 g 9 g 10-6) / [(6,62 10-34 3 108 (1 + 1)] = 2,49 1013 м--3 Ответ: n = 2,49 1013 м-34. Красная граница фотоэффекта для никеля равна 0,257 мкм. Найти длину волны света, падающего на никелевый электрод, если фототок прекращается при задерживающей разновидности потенциалов, равной 1,5В. Дано: kк = 0,257 мкм; U= 1,5 В Найти: kк Решение: Согласно уравнению Эйнштейна для внешнего фотоэффекта где h - постоянная Планка; с - скорость света в вакууме; k - длина волны света; А -работа выхода электронов из металла; Ттах - максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов. Красная граница фотоэффекта определяется из условия равенства энергии фотона е = hc / k работе выхода электронов A, т.е. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов может быть определена через задерживающую разность потенциалов U:Tmax=eU где е - элементарный заряд (заряд электрона). Подставляя выражение (2) и (3) в (1), получим (4) Из уравнения (4) найдем длину волны света: (5) Подставляя в (5) числовые значения, получим: Ответ: k = 0,196 мкм Задание 7. В это задание включены задачи, решение которых даст возможность студенту уяснить принцип корпускулярно-волнового дуализма, который сыграл важнейшую роль для построения новой физической теории - квантовой механики. В основе квантовой механики лежат гипотеза де Бройля, соотношения неопределенностей Гейзенберга. Фундаментом квантовой механики является уравнение Шредингера, которое играет такую же роль как и уравнения Ньютона в классической механике. Законы квантовой механики носят вероятностный характер. ^ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 1. Вычислить длину волн

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ - Концепция современного естествознания рабочая программа, методические указания по выполнению...