Вход

физика: оптика, квантовая, атомная

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Контрольная работа*
Код 333388
Дата создания 07 июля 2013
Страниц 9
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
730руб.
КУПИТЬ

Описание

нет ...

Содержание


1. Точечный источник S, испускающий электромагнитные волны с λ = 6 м, находится на расстоянии L = 4,5 м от вертикального экрана. В точке А этого экрана, расположенной на такой же высоте h над горизонтальным плоским зеркалом, что и источник S , наблюдается интерференционный максимум. При какой наименьшей высоте h это возможно?
2. На горизонтально расположенную в воздухе плоскую стеклянную пластинку с показателем преломления n = 1,5 падает вертикально белый свет. Если этот свет предварительно пропустить через светофильтр, то пластинка не будет отражать свет, пропущенный как через красный (k = 600 нм), так и через синий (c = 450 нм) светофильтр. Какова наименьшая возможная толщина пластинки?
3. Плоская монохроматическая световая волна с λ = 600 нм падает нормально на узкую щель ширины a =6 мм. За щелью на большом удалении стоит параллельный ей экран. Чему равно расстояние b от щели до экрана, если расстояние между первым и вторым дифракционными минимумами на экране (по одну сторону от главного максимума освещенности) равно Δx = 12 мм?
4. Детектор D расположен на оси круглого отверстия в бесконечном плоском металлическом листе. Точечный источник радиоволн с λ = 4 см первоначально находился в центре О отверстия, а затем его перемещают вдоль оси. На какое наибольшее расстояние х надо удалить источник S от центра отверстия О, чтобы детектор перестал регистрировать радиоволны? Расстояние от листа до детектора L = 12 м, радиус отверстия r = 40 см.
5. Фотоэффект для некоторого металла начинается при частоте света o = 5,2×1015 Гц. Найти частоту света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов Uз = 19,89 В. Заряд электрона е = 1,6×10–19 Кл; постоянная Планка h = 6,63×10–34 Дж×с.
6. Температура раскаленной нити в 75-ваттной лампочке Т = 5000 К. Ее энергетическая светимость составляет 40% от энергетической светимости абсолютно черного тела при той же температуре. Чему равна площадь поверхности нити S? Принять постоянную Стефана-Больцмана равной σ = 6×10–8 Вт/м2К4.
7. Длина волны де Бройля электрона в водородоподобном атоме, находящемся в основном состоянии, равна 7,85×10–9 м. Чему равен радиус второй боровской орбиты в этом атоме?
8. Микрочастица с массой m = 3×10–30 кг находится в постоянном потенциальном поле U = 1 эВ и имеет волновую функцию ψ = A×exp(αx+βy+γz), где A = const,α = β =4×109 м–1, γ = 2×109 м–1. Полагая = 10–34 Дж×с, найти полную энергию Е микрочастицы (в электрон-вольтах).
9. Пучок электронов влетает в неоднородное магнитное поле. Спиновые эффекты приводят к появлению дополнительной к силе Лоренца силы Fc, действующей на электрон. Модуль этой силы равен Fc = 2,511×10–21 Н, магнетон Бора mБ = 9,3×10–24 А×м2. Определить величину градиента магнитного поля |grad B|.
10. Средняя энергия свободных электронов в металле при To = 0 К равна <Е> = 2,76 эВ. Найти отношение числа носителей тока в нем к числу электронов из зоны проводимости при температуре Т = 320 К. Постоянная Больцмана k = 1,38×10–23 Дж/К.
11. Произведение концентраций свободных носителей заряда в собственном полупроводнике при температурах Т1= 270 К и Т2 = 330 К равно квадрату концентрации свободных носителей при температуре Т3, т.е. n1×n2 = n32. Найти температуру Т3.
12. Исследуемый образец состоит из атомов двух различных радиоактивных изотопов с периодом полураспада Т1 = 4 минуты и Т2 = 3 минуты. В начальный момент времени образец содержал No1 = 3×1020 атомов первого изотопа. Сколько всего атомов было в образце в начальный момент времени, если за последующие 12 минут распалось столько же атомов первого изотопа, сколько и второго?

Фрагмент работы для ознакомления

.
.
Ответ: частота света, вырывающего из металла электроны, равна 1016 Гц.
6. Температура раскаленной нити в 75-ваттной лампочке Т=5000 К. Ее энергетическая светимость составляет 40% от энергетической светимости абсолютно черного тела при той же температуре. Чему равна площадь поверхности нити S? Принять постоянную Стефана-Больцмана равной =610-8 Вт/(м2К4).
Дано:
Р=75 Вт
Т=5000 К
а=0,4
=610-8 Вт/(м2К4)
Решение.
Энергетическая светимость абсолютно черного тела при температуре Т, согласно закону Стефана-Больцмана, равна:
.
Энергетическая светимость серого тела с коэффициентом серости а равна:
Найти:
S=?
.
Энергетическая светимость равна суммарной мощности излучения с единицы площади поверхности:
,
откуда
.
.
Ответ: площадь поверхности нити 5 мм2.
7. Длина волны деБройля электрона в водородоподобном атоме, находящемся в основном состоянии, равна 7,8510-9 м. Чему равен радиус второй боровской орбиты в этом атоме?
Дано:
1=7,8510-9 м
n1=1
n2=2
Решение.
Длина волны де Бройля электрона равна
,
где p=mv – импульс электрона.
Найти:
r2=?
Условие квантования момента импульса в модели Бора:
,
,
откуда
.
Для основного состояния атома получим:
,
.
В модели Бора радиусы орбит растут пропорционально n2, тогда
.
.
Ответ: радиус второй боровской орбиты равен 510-9 м.
8. Микрочастица с массой m=310-30 кг находится в постоянном потенциальном поле U=1 эВ и имеет волновую функцию =Aexp(x+y+z), где А=const, ==4109 м-1, =2109 м-1. Полагая =10-34 Джс, найти полную энергию Е микрочастицы (в электрон-вольтах).
Дано:
m=310-30 кг
U=1 эВ=1,610-19 Дж
=Aexp(x+y+z)
А=const
==4109 м-1
=2109 м-1
=10-34 Джс
Решение.
Поскольку волновая функция  не зависит явно от времени, запишем стационарное уравнение Шредингера:
,
где - оператор Лапласа.
Найти:
Е=?
Исходя из заданной волновой функции, находим:
, .
Аналогично
,
.
Подставляя в уравнение Шредингера, получим:
,
.
Поскольку , то
,
.
.
Ответ: полная энергия микрочастицы 0,625 эВ.
9. Пучок электронов влетает в неоднородное магнитное иоле. Спиновые эффекты приводят к появлению дополнительной к силе Лоренца силы Fc, действующей на электрон. Модуль этой силы равен Fc=2,51110-21 Н, магнетон Бора Б=9,310-24 Ам2. Определить величину градиента магнитного поля [grad В].
Дано:
Fc=2,51110-21 Н
Б=9,310-24 Ам2
Решение.
Вследствие наличия спина электрон обладает спиновым магнитным моментом, равным
.
Найти:
grad В=?
В неоднородном магнитном поле на него действует дополнительная сила, модуль которой (в предположении, что градиент поля существует в направлении оси Oz) равен:
,
откуда
.
.
Ответ: градиент магнитного поля (grad В)z=270 Тл/м.
10. Средняя энергия свободных электронов в металле при Т0=0 К равна <Е>=2,76 эВ. Найти отношение числа носителей тока в нем к числу электронов из зоны проводимости при температуре Т=320 К. Постоянная Больцмана k=1,3810-23 Дж/К
Дано:
Т0=0 К
<Е>=2,76 эВ
4,4210-19 Дж
Т=320 К
k=1,3810-23 Дж/К
Найти:
Решение.
Вследствие вырожденности электронного газа в металлах в процессах переноса (в том числе электропроводности) могут принимать участие не все свободные электроны, а только небольшая часть их, имеющая энергию, близкую к энергии Ферми. Это электроны, для которых энергии теплового возбуждения kT достаточно для перевода на более высокие уровни. На рисунке представлен график распределения электронов в металле по энергиям для температур Т=0 и T>0. Площадь под кривой дает общее число электронов в зоне проводимости. Учитывая, что для металлов оно практически не зависит от температуры, заключаем, площади участков 1 и 2 на рисунке равны. Число носителей тока можно оценить, найдя площадь участка шириной kT вблизи энергии Ферми металла. Поскольку kT<<EF, можно приближенно считать этот участок прямоугольным с высотой, равной плотности квантовых состояний при Е=EF.
Плотность квантовых состояний в металле равна:
.
Для Е=EF получим:
.
Число носителей тока в единице объема:
.
Концентрация электронов в зоне проводимости при Т0=0 связана с энергией Ферми соотношением:
.
Считая, что концентрация электронов в зоне проводимости не меняется с температурой, получим:
.
Средняя энергия свободных электронов в металле при Т0=0 К равна:

Список литературы

книги
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00495
© Рефератбанк, 2002 - 2024