Скачать .docx  

Реферат: Задача по Физике 2

№506 На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны l = 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину dmin пленки, если показатель преломления материала пленки n = 1,4.


Дано: Решение:

l = 500 нм= В условии не указано, что пленка нанесена на стеклянную

=500*10-9 м пластину. Поэтому оптическая разница хода световых волн,

n = 1,4 возникающая при отражении монохроматического света от

dmin - ? от тонкой пленки: Δ=2dncosi2 +λ/2 (1), где

d – толщина пленки;

n – показатель преломления;

i2 – угол преломления света в пленке, i2 =0;

λ/2 – добавочная разность хода, возникающая из-за отражения от оптически более плотной среды.

Условие максимума: Δ =kλ (2)

(1)=(2) 2dn+λ/2=kλ

2dn=(λ/2)*(2k-1)

d=(λ/4n)*(2k-1)

dmin приk=1 dmin =λ/4n=(500*10-9 )/(4*1.4)=89,3*10-9 м=89,3нм

Ответ: dmin = 89,3нм


№516 На дифракционную решетку, содержащую n = 100 штрихов на 1 мм, нормально падает монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум второго порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол Dj = 16°. Определить длину волны l света, падающего на решетку.


Дано: Решение:

n=100 штр/мм= Условие наблюдения максимума на дифракционной решетке

=100000 штр/м dsinφ=kλ (1), где

k=2 k – порядок максимума;

Δφ=16° φ – угол дифракции.

λ - ? φ=Δφ/2 (2) – в силу симметрии максимумов

d=1/n (3) – постоянная (период решетки)

Тогда (1) перепишется: (1/n)sin(Δφ/2)= kλ (4)

λ=(1/kn)sin(Δφ/2)=(1/105 *2)sin8°=6.96*10-7 м

Ответ: λ=6.96*10-7 м


№526. Пучок света переходит из жидкости в стекло. Угол падения i пучка равен 60°, угол преломления r = 50°. При каком угле падения iв пучок света, отраженный от границы раздела этих сред, будет максимально поляризован?

Дано: Решение:

i=60° Согласно закону Брюстера, пучок света максимально поляризован,

r=50° если тангенс угла падения iВ : tgiВ =n21 (1), где

iВ - ? n21 – относительный показатель преломления среды.

Найдем n21 из закона преломления

sini/sinr= n2 / n1 = n21 (2), подставив в первое уравнение получаем

tg iВ = sin i/sin r iВ =arctg(sin60°/sin50°)=48,5°

Ответ: iВ =48,5°


№536 Муфельная печь, потребляющая мощность Р = 1 кВт, имеет отверстие площадью S = 100 см2 . Определить долю h мощности, рассеиваемой стенки печи, если температура ее внутренней поверхности равна 1 кК.


Дано: Решение:

Р=1 кВт= Излучаемая печью мощность P':

=103 Вт Р'=ReS, где Re – излучательность абсолютно черного тела.

S=100 см2 = Согласно закону Стефана-Больцмана:

=10-2 м2 Re=ςТ4 , где ς=5,68*10-8 Вт/м2 К4 – постоянная Стефана-Больцмана.

Т=1 кК= Тогда доля рассеиваемой мощности η:

=103 К η=1-(Р'/Р)=1-(ςТ4 S/P)=1-(5,67*10-8 *(103 )4 *10-2 /103 )=0,43

η - ?

Ответ: η=0,43 или 43%


№546 На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны l = 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта lк = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?


Дано: Решение:

l=0,1 мкм= Согласно уравнению Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

=10-7 м (закон сохранения энергии): hυ=Aвых +Tmax (1), где

lк =0,3 мкм= hυ=hc/λ (2) – энергия падающего кванта излучения;

=3*10-7 м h=6,63*10-34 Дж*с – постоянная Планка;

k - ? с=3*108 м/с – скорость света;

Авых – работа выхода электронов из метала Авых =hc/lк (3);

Tmax – максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов.

Доля энергии фотона k на сообщение кинетической энергии

k= Tmax /(hc/λ) (4)

(1), с условием (2),(3) переписывается hc/λ= hc/lк +Tmax (5)

Tmax =hc(1/λ-1/lк )

(6) подставляем в (4) и получаем

k= (hc(1/λ-1/lк ))/(hc/λ)= λ(1/λ-1/lк )=10-7 (1/10-7 -1/(3*10-7 ))=0,67

Ответ: k=0,67 или 67%


№556 Найти дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи ядра атома углерода 12 6 С.


Дано: Решение:

12 6 С Дефект массы Δm: Δm=Zmp +(A-Z)mn -me (1)

Δm - ? Z=6 – число протонов (зарядовое число);

Есв - ? A-Z=12-6=6 – число нейтронов.

εуд - ? (1) в другом виде Δm=ZmH +(A-Z)mn -ma (2), где

ma =12 а.e.m. – масса атома;

mH = 1,00783 а.e.m.

mn =1,00867 а.e.m. – масса нейтрона.

Δm=(6*1,00783+6*1,00867)-12,00000=0,099 а.e.m.;

Энергия связи Есв =931Δm МэВ

Есв =931*0,099=92,17 МэВ;

Удельная энергия связи εуд = Есв

εуд =92,17/12=7,68 МэВ/нуклон.

Ответ: Δm=0,099 а.e.m.

Есв =92,17 МэВ

εуд =7,68 МэВ/нуклон


№566 Активность А некоторого изотопа за время t = 10 сут уменьшилась на 20%. Определить период полураспада Т1/2 этого изотопа.


Дано: Решение:

ΔА/А0 =0,2 Согласно закону радиоактивного распада, активность уменьшается

t=10 сут по закону А=А0 е t (1), где

Т1/2 - ? А0 – начальная активность изотопа при t=0;

А – активность изотопа через время t;

λ – постоянная радиоактивного распада.

λ=ln2/Т1/2 (2), где Т1/2 – период полураспада.

А=А0 -ΔА=А0 -0,2А0 =0,8А0 (3)

(2) и (3) уравнения подставляем в (1) и получаем

0,8А0 = А0 е- ln2/T *t

ln0,8=-(ln2/Т1/2 *t) откуда Т1/2 =-ln2*t/ln0,8

Т1/2 =- ln2/ln0,8*10=31 cут.

Ответ: Т1/2 =31 cут


№576 Тепловая мощность ядерного реактора 10000 кВт. Какое количество 235 92 U будет израсходовано реактором за сутки? При каждом распаде выделяется энергия 200 МэВ.


Дано: Решение:

t=1 сут= Мощность ядерного реактора P=E/t (1), где

=24*3600 с Е – энергия, выделившаяся при распаде урана массы m

Р=10000 кВт= E= ε0 N (2), где N – количество распавшихся атомов

=107 Вт N=m/μ*NA (3), где

ε0 =200МэВ μ=235*10-3 кг/моль – молярная масса

235 92 UNA =6,02*1023 моль-1 – постоянная Авогадро

m - ? Тогда (2) принимает вид: Е= ε0 m/μ*NA (4)

Подставляем (4) уравнение в (1), в результате поучаем

P=ε0 mNA /μt (5)

m=Pμt/ ε0 NA (6) – масса 1эВ=1,6*10-19 Дж

m=107 *235*10-3 *24*3600/(200*106 *1,6*10-19 *6,02*1023 )=10,5*10-3 кг=10,5 г.

Ответ:m=10,5 г