Физика 12 задач

Подробное решение 12 задач в формате word (с рисунками)

1.Задача
Дано:
=6 м
L=4,5 м
Найти:
h=?
Решение.
Максимум интерференции будет наблюдаться, если разность хода луча SA и луча SBA, отразившегося от зеркала, кратна длине волны:
mN.
Поскольку угол падения на зеркало равен углу отражения и OS=O1A, треугольники SOB и AO1B равны. Следовательно, SB=BA, а OB=O1B=L/2, откуда
Условие максимума:
Минимальную высоту получим при m=1 (т.к. при m=0 получаем тривиальное решение h=0):
Ответ: наименьшая высота, при которой возможна интерференция, h=4,7 м.

2.Задача
Дано:
n=1,5
К=600 нм=610-7 м
С=450 нм=4,510-7 м
Найти:
dmin=?
Решение.
При отражении от пластинки интерферируют лучи 1 и 2, отраженные от верхней и нижней грани пластинки. Дополнительная оптическая длина пути, пройденная лучом 2, равна 2dn, где d – толщина пластинки. Оптическая разность хода лучей равна:
где последнее слагаемое учитывает изменение фазы волны при отражении от оптически более плотной среды.
Условие ослабления отраженных лучей:
kZ.
Это условие (при различных значениях mК и mС) должно выполняться при заданной толщине для длин волн К и С:
откуда
Поскольку минимальная толщина соответствует минимальным целым числам с таким свойством, имеем: mK=3, mC=4. Тогда
Ответ: наименьшая возможная толщина пластинки 610-7 м.

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 = 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?