Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

DZ_po_fizike

.pdf
Скачиваний:
84
Добавлен:
20.04.2015
Размер:
460 Кб
Скачать
☆

41

Задача 6-10

У плосковыпуклой линзы с радиусом R имеется со шлифованный плоский участок радиусом r0, которым она соприкасается со стеклянной пластиной. При наблюдении в отраженном свете с длиной волны λ радиус m-го светлого кольца равен rm. Определить неизвестную величину.

шифр

R, см

r0, мм

λ, мкм

m

rm, мм

 

 

 

 

 

 

1

170

3,0

?

6

3,8

 

 

 

 

 

 

2

?

1,7

0,64

5

4,2

 

 

 

 

 

 

3

230

4,1

0,63

12

?

 

 

 

 

 

 

4

75

2,3

0,69

4

?

 

 

 

 

 

 

5

96

?

0,55

7

4,0

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6-11

 

 

Кольца Ньютона в отраженном свете наблюдаются с помощью плосковыпуклой линзы с радиусом кривизны R1, положенной на вогнутую сферическую поверхность с радиусом кривизны R2. Длина волны света равна λ, радиус m-го кольца rm. Определить неизвестную величину.

шифр

R1, м

R2, м

λ, мкм

m

rm, мм

 

 

 

 

 

 

1

1,5

3,1

?

5

3,2

 

 

 

 

 

 

2

4,8

?

0,63

4

6,1

 

 

 

 

 

 

3

1,4

2,3

0,59

8

?

 

 

 

 

 

 

4

?

3,4

0,69

7

3,0

 

 

 

 

 

 

5

1,1

3,2

0,55

3

?

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6-12

 

 

 

Две плосковыпуклые линзы с радиусами кривизны

R1 и R2

сложены

выпуклыми

поверхностями.

Радиус

m-го

светлого

интерференционного кольца, наблюдаемого в отраженном свете,

равен rm для длины волны λ. Определить неизвестную величину.

шифр

R1, м

R2, м

λ, мкм

m

rm, мм

 

 

 

 

 

 

1

2,1

1,6

0,59

7

?

 

 

 

 

 

 

2

?

1,9

0,48

4

1,3

 

 

 

 

 

 

3

3,2

2,6

?

3

1,3

 

 

 

 

 

 

4

1,4

2,7

0,69

11

?

 

 

 

 

 

 

5

2,1

?

0,63

5

1,8

 

 

 

 

 

 

42

Задача 6-13

Расстояние между точечным источником света с длиной волны λ и экраном равно ι. Диафрагма с отверстием радиуса r находится в к раз ближе к экрану, чем к источнику ( к>1). В отверстии укладывается m зон Френеля. Определить неизвестную величину.

шифр

λ, мкм

ι, м

r, мм

к

m

 

 

 

 

 

 

1

0,48

?

0,25

1,2

1,5

 

 

 

 

 

 

2

0,59

8,8

2,7

2,3

?

 

 

 

 

 

 

3

0,69

7,7

1,9

?

4,5

 

 

 

 

 

 

4

0,43

3,5

?

3,7

2,0

 

 

 

 

 

 

5

0,55

2,4

1,3

?

6,0

 

 

 

 

 

 

Задача 6-14

Плоская волна падает на круглый диск радиуса r. Точка наблюдения находится на расстоянии в от диска. Ширина зоны Френеля, непосредственно примыкающая к диску, равна x при длине волны света λ. Определить неизвестную величину.

шифр

r, мм

в, м

х, мм

λ, мкм

 

 

 

 

 

1

2,9

3,5

0,37

?

 

 

 

 

 

2

2,2

?

1,3

0,43

 

 

 

 

 

3

1,7

1,6

?

0,69

 

 

 

 

 

4

?

2,8

0,95

0,63

 

 

 

 

 

5

3,0

1,7

?

0,55

 

 

 

 

 

Задача 6-15

Монохроматический свет с длиной волны λ падает нормально на дифракционную решетку с периодом d, содержащую N щелей. Угловая

ширина

главного дифракционного

максимума

m-го порядка

равна ϕ.

Определить неизвестную величину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифр

 

λ, мкм

d, мкм

N

 

m

 

ϕ, мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0,55

?

5300

 

5

 

0,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

?

3,5

7200

 

3

 

0,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0,69

8,4

3800

 

7

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

0,63

2,5

2200

 

3

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

0,59

4,8

?

 

2

 

0,18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

Задача 6-16

На узкую длинную щель шириной b падает под углом θ к

нормали параллельный пучок света с длиной волны λ. В дифракционной картине, проектируемой на экран линзой с фокусным расстоянием ƒ, ширина центрального максимума равна x. Ширина щели b>>λ. Экран перпендикулярен к главной оптической оси линзы. Определить неизвестную величину.

шифр

в, мкм

θ, град

λ, мкм

ƒ, см

х, мм

 

 

 

 

 

 

1

55

?

0,63

31

25

 

 

 

 

 

 

2

19

38

0,43

?

17

 

 

 

 

 

 

3

31

11

?

35

16

 

 

 

 

 

 

4

35

17

0,59

42

?

 

 

 

 

 

 

5

?

25

0,55

61

21

 

 

 

 

 

 

Задача 6-17

Свет с длиной волны λ падает на дифракционную решетку с периодом d под углом θ к нормали. Под углом ϕ к нормали наблюдается максимум m-го порядка. ϕ>0,если углы ϕ и θ лежат по разные стороны от нормали. Положительные m соответствуют случаю

ϕ>0. Определить неизвестную величину.

шифр

λ, мкм

d, мкм

θ, град

ϕ, град

m

 

 

 

 

 

 

1

0,59

2,7

?

-18

-2

 

 

 

 

 

 

2

?

5,9

24

+17

-1

 

 

 

 

 

 

3

0,69

3,4

19

?

+2

 

 

 

 

 

 

4

0,64

2,5

19

?

-3

 

 

 

 

 

 

5

0,59

?

57

+75

+2

 

 

 

 

 

 

Задача 6-18

 

 

На отраженную дифракционную решетку с периодом d

под

углом

θ к нормали падает свет с длиной волны λ. Максимум

порядка m

наблюдается под углом ϕ к нормали. ϕ>0,когда углы ϕ

и θ

лежат

по разные стороны от нормали. Положительные m соответствуют случаю ϕ>0. Определить неизвестную величину.

шифр

d, мкм

θ, град

λ, мкм

m

ϕ, град

 

 

 

 

 

 

1

3,8

22

?

+2

+41

 

 

 

 

 

 

2

2,3

?

0,43

-3

-17

 

 

 

 

 

 

3

2,1

49

0,63

-3

?

 

 

 

 

 

 

4

3,2

36

0,59

-2

?

 

 

 

 

 

 

5

?

31

0,63

+1

+47

 

 

 

 

 

 

44

Задача 6-19

Пучок естественного света проходит последовательно через три поляроида. В каждом поляроиде теряется некоторая доля р светового потока. Угол между плоскостями первого и второго поляроида равен α1 ,угол между плоскостями второго и третьего равен α2. Углы α1 и α2-острые. Интенсивность света после прохождения системы уменьшается в к раз. Определить неизвестную величину.

шифр

р

α1, град

α2, град

к

 

 

 

 

 

1

0,15

28

?

6

 

 

 

 

 

2

0,10

35

28

?

 

 

 

 

 

3

0,09

11

68

?

 

 

 

 

 

4

0,12

?

13

7,4

 

 

 

 

 

5

?

60

17

32,0

 

 

 

 

 

Задача 6-20

При прохождении частично поляризованного света через поляроид отношение максимальной интенсивности пропущенного поляроидом света к минимальной равно к. Отношение интенсивностей света, пропущенного поляроидом при повороте его на углы α1 и α2 из положения максимального пропускания, равно

I1/I2=m . Углы α1 и α2-острые. Определить неизвестную величину.

шифр

к

α1, град

α2, град

m=I1/I2

 

 

 

 

 

1

?

82

24

0,49

 

 

 

 

 

2

2,2

11

?

1,70

 

 

 

 

 

3

4,8

25

44

?

 

 

 

 

 

4

2,8

?

28

0,65

 

 

 

 

 

5

3,1

29

17

?

 

 

 

 

 

Задача 6-21

Пучок частично поляризованного света, степень поляризации которого равна Р ,падает на поляроид. При повороте поляроида из положения максимального пропускания на угол α1 интенсивность прошедшего света уменьшилась в к1 раз по сравнению с максимальной, а при повороте на угол α2-в к2 раз. Углы α1 и α2

меньше π/2. Определить неизвестную величину.

шифр

р

α1, град

к1

α2, град

к2

1

?

-

-

65

2,9

 

 

 

 

 

 

2

-

?

2,4

60

1,7

 

 

 

 

 

 

3

0,75

-

-

?

1,6

 

 

 

 

 

 

4

0,25

46

?

-

-

 

 

 

 

 

 

5

-

80

4,5

43

?

 

 

 

 

 

 

45

Задача 6-22

Между двумя поляроидами находится пластинка толщены d, вырезанная параллельно оптической оси из кристалла с показателями преломления n0 и nе. Угол между осью первого поляроида и осью пластинки равен α (α≤π/4). Если вращать второй поляроид, то отношение интенсивностей прошедшего света с длиной волны λ при параллельных и скрещенных поляроидах равно к.

Пластинка вносит разность фаз δ. Определить неизвестную величину.

шифр

d, мкм

n0-ne

α, град

λ, мкм

к

δ

1

29

0,012

?

0,63

1,1

-

 

 

 

 

 

 

 

2

15

?

35

0,59

2,3

π≤δ≤2π

 

 

 

 

 

 

 

3

13

0,17

32

0,69

?

-

 

 

 

 

 

 

 

4

?

0,023

42

0,46

1,4

4π≤δ≤5π

 

 

 

 

 

 

 

5

31

0,065

35

0,55

?

-

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6-23

Кристаллическая пластина толщиной d, вырезана параллельно оптической оси из кристалла с показателем преломления n0 и nе, помещена между двумя поляроидами, оси которых параллельны друг другу и составляют угол α с осью пластинки (α≤π/4). После прохождения системы интенсивность света с длиной волны λ уменьшается в к раз. Вносимая пластинкой разность фаз равна δ. Определить неизвестную величину.

шифр

 

d, мкм

 

n0-ne

α, град

λ, мкм

к

δ

1

 

12

 

0,170

?

0,48

2,4

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

75

 

?

42

0,59

3,4

3π≤δ≤4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

?

 

0,017

28

0,63

2,4

0≤δ≤π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

62

 

0,025

20

0,69

?

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

95

 

0,011

35

?

2,5

0≤δ≤π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 6-24

 

 

Между

двумя

скрещенными

поляроидами

находится

кристаллическая пластина толщиной d, вырезанная параллельно оптической оси, причем угол между осью первого поляроида и осью пластинки равен α (α≤π/4). Показатели преломления пластинки n0 и nе, интенсивность падающего на систему естественного света с длиной волны λ равна I0, прошедшего - I. Разность фаз, вносимая пластинкой, равна δ. Определить неизвестную величину.

шифр

d, мкм

α, град

n0-ne

I/I0

λ, мкм

δ

1

17,0

35

0,014

?

0,69

-

 

 

 

 

 

 

 

2

15,0

42

?

0,24

0,55

5π≤δ≤6π

3

39,0

18

0,006

0,17

?

0≤δ≤π

4

2,5

29

0,170

?

0,59

-

 

 

 

 

 

 

 

5

43,0

?

0,022

0,25

0,63

-

 

 

 

 

 

 

 

46

ГЛАВА 7 КВАНТОВО-ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. АТОМНАЯ ФИЗИКА.

Задача 7-01

При освещении поверхности металла излучением с длиной волны

λ задерживающее напряжение для фотоэлектронов равно U. Работа выхода электронов из металла равняется A, красная граница фотоэффекта λ0. Определить неизвестную величину.

шифр

λ, мкм

U, В

 

А, эВ

λ0, мкм

 

 

 

 

 

 

1

0,25

?

 

2,8

-

 

 

 

 

 

 

2

0,48

1,3

 

?

-

 

 

 

 

 

 

3

0,45

2,1

 

-

?

 

 

 

 

 

 

4

0,35

?

 

-

0,46

 

 

 

 

 

 

5

?

1,4

 

-

0,29

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-02

 

 

Красная граница фотоэффекта для металла с работой выхода A

соответствует длине волны λ0. При освещении поверхности металла излучением с длиной волны λ максимальная скорость фотоэлектронов равна υ. Определить неизвестную величину.

шифр

А, эВ

λ0,мкм

 

λ, мкм

υ, км/с

 

 

 

 

 

 

1

-

0,41

 

?

750

 

 

 

 

 

 

2

2,5

-

 

0,27

?

 

 

 

 

 

 

3

-

?

 

0,29

400

 

 

 

 

 

 

4

-

0,36

 

?

1200

 

 

 

 

 

 

5

?

-

 

0,14

1300

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-03

 

При

падении излучения с длиной

волны λ на

пластинку из

металла с красной границей фотоэффекта λ1 задерживающее напряжение для фотоэлектронов равнялось U1, а при падении на пластинку с красной границей λ2 оно равнялось U2. Определить неизвестную величину.

шифр

λ, мкм

λ1, мкм

U1, В

λ2, мкм

U2, В

 

 

 

 

 

 

1

?

0,54

1,8

-

-

 

 

 

 

 

 

2

0,23

-

-

?

3,8

 

 

 

 

 

 

3

-

?

4,3

0,41

5,1

 

 

 

 

 

 

4

-

0,35

1,8

0,45

?

 

 

 

 

 

 

5

0,24

0,47

?

-

-

 

 

 

 

 

 

47

Задача 7-04

При освещении фотокатода площади S излучение с длиной волны

λ и плотностью потока энергии Ф ток насыщения в фотоэлементе равен I. Доля фотонов, выбивающих из фотокатода электроны,

равна η. Определить неизвестную величину.

шифр

λ, мкм

Ф,эрг/(с см2)

S, см2

I, мкА

η

 

 

 

 

 

 

1

0,43

230

?

0,075

0,05

 

 

 

 

 

 

2

?

25

5,8

0,16

0,03

 

 

 

 

 

 

3

0,27

?

2,2

0,23

0,038

 

 

 

 

 

 

4

0,43

75

2,0

0,15

?

 

 

 

 

 

 

5

0,15

130

4,3

?

0,015

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-05

 

 

 

 

На

поверхность

фотокатода

падает

поток

энергии

электромагнитного излучения Ф. Длина

волны падающего

излучения

λ. Определенная доля η фотонов

выбивает

электроны из

фотокатода. Ток насыщения равен I. Определить неизвестную

величину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифр

 

Ф, эрг/с

λ, мкм

 

η

 

 

I, мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

115

0,48

 

0,04

 

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

180

?

 

0,015

 

 

0,064

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

290

0,13

 

?

 

 

0,17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

55

0,41

 

0,05

 

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

?

0,43

 

0,03

 

 

0,48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-06

Источник монохроматического излучения с длиной волны λ излучает одинаково по всем направлениям. Мощность излучения равна P. На площадку величиной S, поставленную на расстоянии ι

от источника перпендикулярно к лучам,

падает в

единицу времени

n фотонов. Определить неизвестную величину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифр

λ, мкм

Р, Вт

S, см2

 

ι, км

 

n 10-6,с-1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

?

3,0

3,1

 

1,2

 

140

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,63

75,0

1,2

 

?

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,36

?

0,25

 

1,8

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0,69

0,14

5,0

 

2,3

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0,55

5,0

?

 

12

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

48

Задача 7-07

Модель абсолютно черного тела-полость с малым круглым отверстием диаметром d. Нагрев производится электрической сприралью, потребляющей ток I при напряжении U, причем некоторая доля энергии p рассеивается стенками полости. Равновесная температура излучения, исходящего из отверстия, равна T. Определить неизвестную величину.

шифр

d, cм

I, мА

U, В

р

Т, К

 

 

 

 

 

 

1

0,45

105

?

0,03

1860

 

 

 

 

 

 

2

?

47

127

0,25

1200

 

 

 

 

 

 

3

1,8

150

110

0,20

?

 

 

 

 

 

 

4

1,5

35

200

?

870

 

 

 

 

 

 

5

2,3

?

220

0,07

1120

 

 

 

 

 

 

Задача 7-08

Энергия, излучаемая через смотровое окошко печи за время τ, равна W. Площадь окошка равна S, максимум в спектре излучения приходится на длину волны λ. Определить неизвестную величину.

шифр

τ, с

W, Дж

S, см2

λ, мкм

 

 

 

 

 

1

15,0

?

4,2

1,9

 

 

 

 

 

2

5,7

450

6,5

?

 

 

 

 

 

3

?

1700

1,2

1,7

 

 

 

 

 

4

10,0

?

5,5

1,6

 

 

 

 

 

5

40,0

1700

?

2,2

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-09

 

 

Небольшая болванка с поверхностью S находится в печи с температурой стенок t1. При температуре болванки t2 результирующая энергия, получаемая ею в результате теплообмена излучением со стенками за единицу времени, равна W. Болванку можно считать серым телом с поглощательной способностью a. Определить неизвестную величину.

шифр

S, см2

t1, 0С

t2, 0C

W, Вт

a

 

 

 

 

 

 

1

?

1200

410

220

0,6

 

 

 

 

 

 

2

65

1700

?

350

0,7

 

 

 

 

 

 

3

340

?

230

3100

0,8

 

 

 

 

 

 

4

150

1100

380

?

0,4

 

 

 

 

 

 

5

25

1400

120

560

?

 

 

 

 

 

 

49

Задача 7-10

Температура поверхности котла равна t1, температура окружающей среды t2. Результирующая энергия, теряемая поверхностью котла в единицу времени за счет теплообмена излучением с окружающей средой, равна W. Величина поверхности котла S, коэффициент поглощения поверхности котла a. Определить неизвестную величину.

шифр

t1, 0С

t2, 0C

а

S, м2

W, кВт

 

 

 

 

 

 

1

+242

-33

0,28

?

5,8

 

 

 

 

 

 

2

+150

?

0,33

1,5

0,52

 

 

 

 

 

 

3

?

-20

0,15

8,9

2,4

 

 

 

 

 

 

4

+157

-13

?

2,5

1,8

 

 

 

 

 

 

5

+102

+27

0,45

6,0

?

 

 

 

 

 

 

Задача 7-11

Звезда с температурой поверхности T имеет радиус Rз=k Rс,

где Rс- радиус Солнца. На расстоянии R=n R0 от звезды, где R0- радиус земной орбиты, через перпендикулярную лучам площадку S

проходит поток энергии Ф. Можно считать,

что

звезда

излучает

как абсолютно черное тело. Определить неизвестную величину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифр

n=R/R0

k=Rз/Rc

 

T, K

 

S, см2

 

ф, Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

?

21

 

7200

 

7,5

 

2,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

25

?

 

5900

 

1,5

 

0,035

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,5

0,15

 

13500

 

20

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

12

530

 

?

 

3,9

 

42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

72

260

 

3100

 

?

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 7-12

 

 

 

 

Метеорит сферической формы

вращается

по

круговой орбите

радиуса R=n R0, где R0- радиус земной орбиты, вокруг звезды с температурой поверхности t и радиусом Rз=k Rс, где Rс- радиус Солнца. Температура метеорита, принимаемого за серое тело, равно t1. Определить неизвестную величину.

шифр

n=R/R

0

k=R /R

c

t, 0C

t

, 0C

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2,4

 

1,0

 

5900

 

?

 

 

 

 

 

 

 

2

15,0

 

?

 

7500

+220

 

 

 

 

 

 

 

3

?

 

0,18

 

17000

-140

 

 

 

 

 

 

 

4

15,0

 

470,0

 

?

+630

 

 

 

 

 

 

 

 

5

85,0

 

250,0

 

2800

 

?

 

 

 

 

 

 

 

 

50

Задача 7-13

В рентгеновской трубке с антикатодом из материала с атомным номером Z1 К-серия возбуждается при минимальном напряжении U1. Чтобы возбудить К-серию в трубке с антикатодом из материала с атомным номером Z2, потребовалось увеличить напряжение на

величину

U. Определить неизвестную величину.

 

шифр

 

Z1

U1, кВ

Z2

U, кВ

 

 

 

 

 

 

1

 

-

?

29

2,8

 

 

 

 

 

 

2

 

-

4,6

47

?

 

 

 

 

 

 

3

 

39

-

48

?

 

 

 

 

 

 

4

 

-

?

42

9,6

 

 

 

 

 

 

5

 

22

-

27

?

 

 

 

 

 

 

Задача 7-14

При увеличении напряжения на рентгеновской трубке от U1 до

U2 интервал длин волн между Кα-линией и коротковолновой границей рентгеновского спектра увеличился в n раз. Антикатод трубки изготовлен из материала с атомным номером Z. Определить неизвестную величину.

шифр

U1, кВ

U2, кВ

n

Z

 

 

 

 

 

1

?

27

1,6

42

 

 

 

 

 

2

11

?

2,1

29

 

 

 

 

 

3

13

24

?

22

 

 

 

 

 

4

16

?

1,3

25

 

 

 

 

 

5

36

45

?

46

 

 

 

 

 

Задача 7-15

Рентгеновское излучение с длиной волны λ падает под малым углом скольжения θ1 на отражательную дифракционную решетку с периодом d. Под углом θ2 к плоскости решетки наблюдается

максимум m - го порядка для отраженного

излучения.

Положительные

m

соответствуют

случаю

θ2<θ1.

Определить

неизвестную величину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифр

λ, нм

θ1, град

d, мкм

 

θ2, град

m

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,47

40

 

17,0

 

?

+2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,072

?

 

2,8

 

75

-3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,21

37

 

?

 

28

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

?

55

 

6,3

 

35

+3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1,3

78

 

5,8

 

?

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]