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 равной
М, 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
- Лабораторная работа. оценка качества мясных пресервов
- Роль химико-технологических процессов в промышленности.
- Выращивания ежевики в промышленных условиях
- Виды и назначение посуды
- ДСТУ методы органолптичнои оценки пищевых продуктов
- Задачи по математическому программированию
- Клиент для комментариев WordPress
Реферати :
- правовые основы обеспечения качества пищевой продукции
- ременные передачи виды ремней их марки
- тхк производства крупнокусковых полуфабрикатов
- методы определения массовой доли nacl
- типы мясоперерабатывающих предприятий
- задача планирования технологий высшая математика
- технология приготовления порционных полуфабрикатов из говяжьей вырезки
- желейный мармелад на пектине
- длинные тонкие нити, собранные в пучки и расположенные параллельно оси волокна