Квантовая оптика (Лаб).

Цель: решение задач по квантовой оптики.

Студент должен знать и уметь: основные понятия квантовой оптики, явление фотоэффекта, давление света на препятствие, уметь решать задачи по рассматриваемой теме.

Задача № 1

Выразить энергию кванта через его массу и импульс.

Решения. Масса и импульс кванта света соответственно равны: и . Из формулы импульса кванта находим , подставляя его значение в формулу для массы кванта, получим выражение для массы , откуда — энергия кванта.

Ответ: энергия кванта .

Задача № 2

Какую длину волны иметь — квант, чтобы его энергия достигла одного джоуля? Во сколько раз его масса превысит массу покоя протона?

Решения. Энергия кванта откуда находим длину волны кванта, , где Дж. с — постоянная Планка, = 3.108 м / с — скорость света в вакууме. Подстановка значений величин дает результат: (М). Опираясь на формулу Эйнштейна , вычислим массу такого фотона (кванта) и найдем отношение к массе протона, взятой из таблиц Кг:

= .

Ответ: длина волны — кванта м, масса — кванта превышает массу протона в раз.

Задача № 3

КПД 100 — ваттной лампочки накаливания в видимой области близок к 3%. Сделает оценку количества фотонов видимого света со средней длиной волны 500 нм, которые она излучает: 1) на протяжении секунды, 2) одновременно.

Решения. Энергия одного фотона . Количество фотонов в секунду с учетом КПД составляет и учитывая энергию одного кванта, будем иметь , Дж. с — постоянная Планка, = 3.108 м / с — скорость света в вакууме. . Подставим численные значения величин: = фотонов / с. Продолжительность излучения одного фотона около (В диапазоне видимого света), поэтому одновременно рождается около фотонов.

Ответ: 1) в течение секунды лампа излучает фотонов, 2) одновременно — фотонов.

Задача № 4

Рентгеновская трубка, работающая под напряжением = 66 кВ при силе тока + 15 мА, излучает ежесекундно фотонов. Считая длину волны излучения равнойМ, определить КПД установки.

Решения. Энергия, ежесекундно излучает трубка, равна энергии фотонов, которые вылетели: , где — число фотонов, — энергия одного фотона, поэтому .

Потребляемая лампой мощность . Следовательно, КПД установки , где Дж. с — постоянная Планка, = 3.108 м / с — скорость света в вакууме.

Подставим значения и найдем: = 0,02 = 2%.

Ответ: КПД установки = 0,02 = 2%.

Задача № 5

Определите соотношение модулей импульсов и фотонов, соответствующих электромагнитном лучам с частотами Гц и Гц.

Решения. Модуль импульса каждого фотона определим по формуле: и .

Определим соотношение модулей импульсов и : , , откуда .

Ответ: соотношение модулей импульсов фотонов .

Задача № 1

Красная граница фотоэффекта рубидия = 810 нм. Какую задерживающее разность потенциалов нужно приложить к фотоэлемента, чтобы задержать электроны, излучении рубидием под действием ультрафиолетовых лучей длиной волны = 100 нм?

Решения. Энергия кванта ультрафиолетовых лучей расходуется на работу выхода электрона из металла

( , которую можно определить с красной границей фотоэффекта, и в кинетическую энергию, которую получает электрон. Работа , которую необходимо затратить, чтобы задержать электроны, вылетевшие из катода, равна их кинетической энергии, т. е. . На основании сказанного, имеем

,

Где — искомая напряжение. Решая полученное уравнение относительно и выражая частоту через скорость света И длину волны (), Находим

, (1)

Где Кл — заряд электрона, Дж. с — постоянная Планка, = 3.108 м / с — скорость света в вакууме. Подставим числовые значения в уравнение (1) и получим = 10,8 В.

Ответ: = 10,8 В.

Лабораторно-практические занятия по физике

Занятия 36.

Тема: Атом. Ядро атома и радиоактивность.

Цель: решение задач по физике атома и ядра.

Студент должен знать и уметь: основные понятия относительно строения атома и атомного ядра, существование явления радиоактивного распада ядер, закон радиоактивного распада, ядерные реакции, уметь решать задачи по рассматриваемой теме.

Задача № 1

Определить энергию электрона в атоме водорода в его основном состоянии, а также вычислить потенциал ионизации атома.

Решения. Полная энергия электрона в атоме водорода выражается формулой, где — стала Ридберга; Дж. с — постоянная Планка; М / с — скорость света; — порядковый номер элемента в периодической системе элементов Менделеева; — целое число (= 1, 2, 3, 4, …).

Реферати :

• общая характеристика физико-химических методов технохимического контроля.
• характеристика физико-химических методов технохимического
• факторы влияющие на продолжительность стерилизации консерв
• брак в производстве мармелада
• использование кровяных мясопродуктов
• классификация и конструкция муфт приводов
• 4 ая аксиома статики
• органолептический контроль качества молока
• сущность биохимических процессов кисломолочных продуктов