Меню

Точечный источник света мощностью 10 вт испускает свет длиной волны 589 нм



Тепловое излучение. Квантовая природа света

1. Имеется два абсолютно черных источника теплового излучения. Температура одного из них 2500 К. Найти температуру другого источника, если длина волны, отвечающая максимуму его испускательной способности, на 0,50 мкм больше длины волны, соответствующей максимуму испускательной способности первого источника.

2. Энергетическая светимость абсолютно черного тела равна 3,0 Вт/см 2 . Определить длину волны, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела.

3. Какое количество энергии излучает Солнце за 1 мин? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температуру поверхности принять равной 5800 0 К. Остальные данные взять из физических таблиц.

4. Излучение Солнца по своему спектральному составу близко к излучению абсолютно черного тела, для которого максимум испускательной способности приходится на длину волны 0,48 мкм. Найти массу, теряемую Солнцем в одну секунду за счет излучения. Оценить время, за которое масса Солнца уменьшится на 1%.

5. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке равен 0,3 мм, длина спирали 5 см. При включении лампочки в цепь с напряжением 127 В через лампочку течет ток в 0,3 А. Найти температуру лампочки. Считать, что по установлению равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется лучеиспусканием. Отношение суммарной лучеиспускательной способности вольфрама к суммарной лучеиспускательной способности абсолютно черного тела считать для этой температуры равным 0,31.

6. В каких областях спектра лежат длины волн, соответствующие максимуму излучательной способности, если в качестве источников взяты: спираль электрической лампочки (Т = 3000 0 К), поверхность Солнца (Т = 6000 0 К), атомная бомба, имеющая в момент взрыва температуру около 10 млн. градусов. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

7. При увеличении напряжения на рентгеновской трубке в 1,5 раза длина волны коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра изменилась на 26пм. Найти первоначальное напряжение на трубке.

8. Узкий пучок рентгеновских лучей падает на монокристалл NaCl. Наименьший угол скольжения, при котором ещё наблюдается зеркальное отражение от системы кристаллических плоскостей с межплоскостным расстоянием 0,28 нм, равен 4,1 0 . Каково напряжение на рентгеновской трубке?

9. Определить красную границу фотоэффекта для цинка и максимальную скорость электронов, вырываемых с его поверхности электромагнитным излучением с длиной волны 250 нм.

10. Красная граница фотоэффекта для калия равна 6,2 . 10 — 5 см. Найти: величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов при освещении калия светом, длина которого равна 330 нм; работу выхода электронов из калия.

11. Определить постоянную Планка, если известно, что фотоэлектроны, вырываемые с поверхности некоторого металла светом с частотой 2,2 . 10 15

сек -1 , полностью задерживаются обратным потенциалом в 6,6 В, а вырываемые светом с частотой 4,6 . 10 15 сек -1 — потенциалом в 16,5 В.

Читайте также:  Как увеличить мощность двигателя трактора

12. При поочередном освещении поверхности некоторого металла светом с длинами волн 0,35 и 0,54 мкм обнаружили, что соответствующие максимальные скорости фотоэлектронов отличаются друг о друга в два раза. Найти работу выхода с поверхности этого металла.

13. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вырываемых с поверхности лития электромагнитным излучением, напряженность электрической составляющей которого меняется со временем по закону E = a(1+cos ωt) . cos(ωot), где а — некоторая постоянная, ω = 6,0 . 10 14 рад/с и ωо = 3,60 . 10 15 рад/с.

14. Точечный изотропный источник света мощностью 10 Вт испускает свет с длиной волны 589 нм. Найти: среднюю плотность потока фотонов на расстоянии 2,0 м от источника; расстояние от источника до точки, где средняя объемная плотность фотонов равна 100 см -3 .

Источник

Типовые задачи по физике – раздел «Квантовая механика»

по физике – раздел «Квантовая механика»

1. Найти энергию фотона: 1) красного ( = 0,700 мкм); 2) зеленого ( = 0,550 мкм); 3) фиолетового ( = 0,400 мкм); 4) инфракрасного ( = 10 мкм) излучений.

2. Во сколько раз энергия фотона ( = 550 нм) больше средней кинетической энергии поступательного движения молекулы кислорода при комнатной температуре (17 0С)?

3. Принадлежит ли к составу видимого света излучение, фотоны которого обладают энергией 6,00.10-19 Дж?

4. Энергия фотона 1,00 МэВ. Определить импульс фотона.

5. Точечный источник света потребляет мощность N = 100 Вт и равномерно испускает свет во все стороны. Длина волны испускаемого при этом света = 589 нм. КПД источника 0,1%. Вычислить число фотонов, испускаемых источником за 1 с.

6. При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекул одноатомного газа равна энергии фотонов рентгеновских лучей ( = 0,10 нм)?

7. Какова максимальная скорость электронов, вылетающих с поверхности молибдена при освещении его лучами с длиной волны 200 нм?

8. Какой длины электромагнитную волну следует направить на поверхность цинка, чтобы максимальная скорость электрона, вылетевшего из металла, была 0,8 Мм/с?

9. На поверхность никеля падает монохроматический свет ( = 200 нм). Красная граница фотоэффекта для никеля 248 нм. Определить энергию падающих фотонов, работу выхода электронов, максимальную кинетическую энергию электронов и их скорость.

10. Изолированная металлическая пластинка освещается светом с длиной волны 450 нм. Работа выхода электронов из металла 2 эВ. До какого потенциала зарядится пластинка при непрерывном действии света?

11. Найти изменение длины волны света при рассеянии его под углом 900 на свободных первоначально покоившихся протонах.

12. Вычислить комптоновское смещение и относительное изменение длины волны для видимого света ( = 500 нм) и -лучей ( = 5 пм) при рассеянии на первоначально покоившихся свободных электронах. Угол рассеяния 900.

Читайте также:  Расчет производственной мощности проектной организации

13. Фотон с энергией Е = 0,75 МэВ рассеялся на свободном электроне под углом = 600. Найти энергию рассеянного фотона Е’, кинетическую энергию. Кинетической энергией электрона до соударения пренебречь.

14. Температура абсолютно черного тела изменяется от 727 0С до 1727 0С. Во сколько раз изменится при этом энергия, излучаемая телом?

15. Температура абсолютно черного С. После повышения температуры суммарная мощность излучения увеличилась в 3 раза. На сколько повысилась при этом температура?

16. В какой области спектра лежит длина волны, соответствующая максимуму излучательной способности Солнца, если температура его поверхности 5800 К?

17. Температура поверхности звезды 12000 К. Можно ли определить эту температуру по закону смещения Вина, если земная атмосфера поглощает все лучи с длиной волны короче 290 нм?

18. Во сколько раз увеличится мощность излучения абсолютно черного тела, если максимум излучательной способности переместится от 700,0 нм до 600,0 нм?

19. Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1327 0С до 1727 0С. На сколько изменилась при этом длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, и во сколько раз увеличилась максимальная излучательная способность?

20. Найти длину волны де Бройля электрона, движущегося со скоростью:км/с и 2) 0,8 км/с.

21. Вычислить длину волны де Бройля для протона с кинетической энергией 100 эВ.

22. Найти длину волны де Бройля для -частицы, нейтрона и молекулы азота, движущихся со средней квадратичной скоростью при температуре 25 0С.

23. Вычислить кинетическую энергию электрона, молекулы кислорода и частицы, радиус которой 0,1 мкм и плотность 2000 кг/м3, если каждой из этих частиц соответствует длина волны де Бройля 100 пм.

24. Неопределенность скорости электронов, движущихся вдоль оси абсцисс, составляет v = 102 v/c. Какова при этом неопределенность координаты х, определяющей местоположение электрона?

25. Длительность возбужденного состояния атома водорода соответствует примерно t = 10-7 . Какова неопределенность энергии в этом состоянии?

26. Образец радиоактивного радона 86 Rn 210 содержит 1010 радиоактивных атомов с периодом полураспада 3,825 сут. Сколько атомов распадается за сутки?

27. Сколько ядер распадается за 1 с в куске урана 86 U 238 массой 1,0 кг?

Источник

Материалы раздела: Решения задач

Иродов – 5.260

Иродов 5.260. Точечный изотропный источник испускает свет с λ = 589 нм. Световая мощность источника P = 10 Вт. Найти: а) среднюю плотность потока фотонов на расстоянии r = 2,0 м от источника; б) расстояние от источника до точки, где средняя концентрация фотонов n = 100 см-3. Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.258

Иродов 5.258. На рис. 5.40 показан график функции y (x), которая характеризует относительную долю общей мощности теплового излучения, приходящуюся на спектральный интервал от 0 до x. Здесь x = λ/λm (λm — длина волны, отвечающая максимальной спектральной плотности излучения). Найти с помощью этого графика: а) длину волны, которая делит спектр излучения на две энергетически равные […]

Читайте также:  Мощность акб как посчитать

Иродов – 5.257

Иродов 5.257. Найти с помощью формулы Планка мощность излучения единицы поверхности абсолютно черного тела, приходящегося на узкий интервал длин волн Δλ = 1,0 нм вблизи максимума спектральной плотности излучения, при температуре тела Т = 3000 К. Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.255

Иродов 5.255. Получить с помощью формулы Планка приближенные выражения для объемной спектральной плотности излучения uω: а) в области, где hω <> kT (формула Вина). Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.253

Иродов 5.253. Полость объемом V = 1,0 л заполнена тепловым излучением при температуре Т = 1000 К. Найти: а) теплоемкость CV; б) энтропию S этого излучения. Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.252

Иродов 5.252. Имеются две полости (рис. 5.39) с малыми отверстиями одинаковых диаметров d = 1,0 см и абсолютно отражающими наружными поверхностями. Расстояние между отверстиями l = 10 см. В полости 1 поддерживается постоянная температура T1 = 1700 К. Вычислить установившуюся температуру в полости 2. Указание. Иметь в виду, что абсолютно черное тело является косинусным излучателем. […]

Иродов – 5.251

Иродов 5.251. Медный шарик диаметра d = 1,2 см поместили в откачанный сосуд, температура стенок которого поддерживается близкой к абсолютному нулю. Начальная температура шарика Т0 = 300 К. Считая поверхность шарика абсолютно черной, найти, через сколько времени его температура уменьшится в η = 2,0 раза. Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.250

Иродов 5.250. Найти температуру полностью ионизованной водородной плазмы плотностью ρ = 0,10 г/см3, при которой давление теплового излучения равно газокинетическому давлению частиц плазмы. Иметь в виду, что давление теплового излучения p = u/3, где u — объемная плотность энергии излучения, и что при высоких температурах вещества подчиняются уравнению состояния идеальных газов. Скачать решение: Скачать решение […]

Иродов – 5.249

Иродов 5.249. Излучение Солнца по своему спектральному составу близко к излучению абсолютно черного тела, для которого максимум испускательной способности приходится на длину волны 0,48 мкм. Найти массу, теряемую Солнцем ежесекундно за счет излучения. Оценить время, за которое масса Солнца уменьшится на 1%. Скачать решение: Скачать решение задачи

Иродов – 5.248

Иродов 5.248. Энергетическая светимость абсолютно черного тела Mэ = 3,0 Вт/см2. Определить длину волны, отвечающую максимуму испускательной способности этого тела. Скачать решение: Скачать решение задачи

Источник