Контрольная работа №4

содержит задачи по следующим основным разделам физики:

• тепловое излучение,

• явление внешнего фотоэффекта,

• эффект Комптона,

• теория Бора атома водорода,

• волны де Бройля и соотношение неопределенностей,

• радиоактивный распад,

• дефект массы и энергия связи ядра,

• ядерные реакции.

Основные законы и формулы.

1. Тепловое излучение.

Тепловое излучение – это излучение веществом электромагнитных волн, обусловленное возбуждением атомов и молекул тела, вследствие их теплового движения. Оно свойственно всем телам при температуре выше абсолютного нуля. Интенсивность теплового излучения характеризуют величиной энергетической светимости . Она равна энергии электромагнитного излучения, испускаемого в единицу времени с единицы площади поверхности тела в области частот от нуля до бесконечности.

,

где Е – энергия, излучаемая поверхностью, S – площадь поверхности, t – время излучения, Ф – поток излучения.

Закон Стефана-Больцмана:

_,

где R_е – энергетическая светимость черного тела,

– постоянная Стефана - Больцмана,

Т - термодинамическая температура по шкале Кельвина.

Энергетическая светимость серого тела:

_,

где – поглощательная способность серого тела.

Закон смещения Вина:

,

где - длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости; – постоянная Вина.

Максимальная спектральная плотность энергетической светимости:

,

где

2. Явление внешнего фотоэффекта.

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения.

Формула Эйнштейна для фотоэффекта:

,

– энергия фотона, А_вых – работа выхода электрона из металла, W_maх – максимальная кинетическая энергия фотона.

Энергия фотона:

,

h = – постоянная Планка, – частота.

Красная граница фотоэффекта:

.

Задерживающее напряжение U₀:

,

– заряд электрона.

Импульс фотона:

.

3. Эффект Комптона.

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и γ - излучений) на свободных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны.

Формула Комптона:

,

где — длина волны падающего излучения, - длина волны рассеянного излучения, - угол рассеяния, – масса покоя электрона.

м – комптоновская длина волны электрона.

Максимальное изменение длины волны наблюдается при = 180⁰.

4. Теория Бора атома водорода.

Энергия, излучаемая (поглощаемая) атомом:

,

где n, m – квантовые числа энергетических уровней электрона в атоме, между которыми происходит переход электрона; E_n и E_m – энергии стационарных состояний атома.

Длина волны излучения:

Энергия электрона, находящегося на уровне с квантовым числом n:

,

где – энергия ионизации атома водорода.

Радиус стационарной орбиты электрона с квантовым числом энергетического уровня n:

,

где – радиус первой (невозбужденной) орбиты электрона.

Формула Бальмера позволяет описать серии в спектре атома водорода:

m – имеет в каждой серии постоянное значение, m = 1,2,3,4,5,6 определяет серию;

n- принимает целочисленные значения, начиная с (m+1) , определяет отдельные линии этой серии, – постоянная Ридберга.