Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Февраля 2011 в 22:20, курсовая работа
В задачах данной темы рассматриваются следующие вопросы: определение длины волны де Бройля движущихся частиц, соотношения неопределенностей Гейзенберга, применение уравнения Шредингера для частицы, находящейся в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками, рентгеновское излучение и закон Мозли, закон радиоактивного распада, определение дефекта массы, энергии связи и удельной энергии связи ядра, энергии ядерных реакций.
Введение…..…………….………………..……………………………….……….4
1. Механические гармонические колебания. Гармонический осциллятор….. 8
2. Корпускулярно-волновой дуализм в микромире. Гипотеза де - Бройля. Некоторые свойства волн де - Бройля. Вероятностный смысл волн де – Бройля………………………………………………………………………………….17
3. Свободные колебания……………………………………..….………………26
4. Электромагнитные волны….. …………………………………..……...…….27
5. Интерференция света ………………………………………...….…...…...….28
6. Дифракция света …………………………………………………...............…29
7. Волновая оптика...…………………………………………………………….29
8. Оптика………………..…….………………….………………….………...….30
9. Основные понятия квантовой механики …....…………………….….……..31
10. Основные понятия квантовой механики ………………….……………….32
11. Квантовая физика. Строение атома ……………..........................................33
12. Ядерная физика ………...……………………...………………..….………..34
Заключение..……………………………………………………….……………..36
Литература……………………………………………..………………………...37
Приложения…………………………………………………………………..….38
6. (31) Параллельный пучок света от монохроматического источника ( = 0,5 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием диаметром 1 мм. Темным или светлым будет центр дифракционной картины на экране, находящемся на расстоянии 0,5 м от диафрагмы?
| Дано: | СИ | Решение: |
|
мм
мкм м |
м
м |
Пусть в
отверстие диафрагмы Отсюда находим . После подстановки наших значений получим . Поскольку число открытых зон Френеля нечетно, то центр дифракционной картины будет светлым. Ответ: , центр дифракционной картины на экране будет светлым. |
| Найти:
|
|
7. (41) Под каким углом к горизонту должно находиться Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности воды, были максимально поляризованы?
| Дано: | СИ | Решение: |
| |
Пусть
- угол падения солнечных лучей,
- угол между направлением на Солнце
и горизонтом.
По закону Брюстера , где - показатель преломления воды. Тогда . Тогда
Ответ: | |
| Найти:
|
|
8. (51) Определить
максимальную скорость фотоэлектронов,
вылетающих из вольфрамового электрода,
освещаемого ультрафиолетовым светом
с длиной волны 0,2 мкм.
| Дано: | СИ | Решение: |
| Из приложения
находим, что работа выхода для вольфрама
.
Максимальную скорость фотоэлектронов можно определить из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта:
рассматривается как где - постоянная Планка; - скорость света в вакууме; - длина волны излучения. Подставляя числовые значения в первую формулу, получим, что энергия электромагнитного излучения . Так как энергия фотона - меньше энергии покоя электрона, то данный случай является нерялетивистским, и при решении задачи максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона определим по формуле . Отсюда максимальная скорость фотоэлектронов будет равна Подставляя числовые значения в полученную формулу находим . Ответ: | ||
| Найти:
|
|
9. (61) Какой кинетической
энергией должен обладать электрон, чтобы
дебройлевская длина волны была равна
его комптоновской длине волны?
| Дано: | СИ | Решение: |
|
|
|
де Бройля:
Комптона: умножаем ур-е на с , где - энергия покоя Из СТО: Решаем квадратное уравнение
Так как , то решением является только положительный корень: МэВ МэВ Ответ: эВ |
| Найти:
|
эВ |
10. (71) Среднее расстояние электрона от ядра в невозбужденном атоме водорода равно 52,9 пм. Вычислить минимальную неопределенность скорости электрона в атоме.
| Дано: | СИ | Решение: |
|
кг |
м |
Применим
соотношение неопределенностей
к электрону, движущемуся в атоме
водорода.
После подстановки числовых значений находим Ответ: |
| Найти:
|
|
11. (81) Сколько линий
спектра атома водорода попадает в видимую
область (
= 0,40 — 0,76 мкм)? Вычислить длины волн
этих линий. Каким цветам они соответствуют?
| Дано: | СИ | Решение: |
| |
Длины волн
спектральных линий водорода всех серий
определяются формулой
.
В видимой
области спектра находятся - красная линия - голубая линия - фиолетовая линия - фиолетовая линия Ответ: , , , | |
| Найти:
|
м |
12. (91) Вычислить дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи дейтерия.
| Дано: | СИ | Решение: |
| |
Дефект
массы ядра определяем по формуле
. Вычисление дефекта массы выполним во внесистемных единицах (а.е.м.). Для ядра , . Массы нейтральных атомов водорода и дейтерия, а также нейтрона найдем из таблицы. Подставим найденные массы в выражение и произведем вычисления. В итоге получаем а.е.м. Энергия связи ядра определяется соотношением . Энергию связи ядра также найдем во внесистемных единицах (МэВ). Для этого дефект массы подставим в выражение энергии связи в а.е.м., а коэффициент пропорциональности ( ) – в МэВ/(а.е.м.). Подставляя числовые данные, получим МэВ. Удельная энергия связи, приходящаяся на один нуклон Подставляя числовые данные, получим МэВ/нуклон Ответ: а.е.м., МэВ, МэВ/нуклон | |
| Найти:
|
|
Заключение
В моей курсовой работе были рассмотрены следующие вопросы: механические гармонические колебания, гармонический осциллятор по теме «Свободные колебания» и корпускулярно-волновой дуализм в микромире, гипотеза де – Бройля, некоторые свойства волн де – Бройля, вероятностный смысл волн де – Бройля по теме «Основные понятия квантовой физики».
Решены
задачи по следующим темам: «Свободные
колебания», «Электромагнитные волны»,
«Интерференция света», «Дифракция света»,
«Волновая оптика», «Основные понятия
квантовой механики», «Квантовая
физика. Строение атома»,
«Ядерная физика».
Литература
1. Трофимова Т.Н. Курс физики.- М.: ВШ, 2000.
2. Савельев И.В. Курс общей физики,- М: Наука, 1982-1984, т. 1-3.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. - М.: Наука, 1979-1989, т. I-V.
4. Огурцов А.Н. Лекции по физике.
5. Методические
указания и контрольные задания для курсовой
работы. –Г: 2007
Приложения
1. Основные
физические постоянные (
| Физическая постоянная | Обозначение | Числовое значение |
| Нормальное ускорение свободного падения | g | 9,81 м/c2 |
| Гравитационная постоянная | G | м3/(кг с)2 |
| Постоянная Авогадро | NA | моль-1 |
| Молярная газовая постоянная | R | 8,31 Дж/(моль К) |
| Постоянная Больцмана | k | Дж/К |
| Объем одного моля идеального газа при нормальных условиях (T0 = 273,15 К, p0 = 101325 Па) | V0 | м3/моль |
| Элементарный заряд | е | Кл |
| Масса покоя электрона | me | кг |
| Постоянная Фарадея | F | 9,65 Кл/моль |
| Скорость света в вакууме | с | м/с |
| Постоянная Стефана — Больцмана | Вт/(м2 К4) | |
| Постоянная Вина в первом законе (смещения) | b1 | м К |
| Постоянная Вина во втором законе | b2 | Вт/(м3 К5) |
| Постоянная Планка | h | Дж с |
| Дж с | ||
| Постоянная Ридберга | R | м-1 |
| Боровский радиус | r | м |
| Комптоновская длина волны электрона | м | |
| Энергия ионизации атома водорода | Еi | Дж = 13,6 эВ |
| Атомная единица массы | а. e. м. | кг |
| Энергия, соответствующая 1 а. е. м. | 931,50 МэВ | |
| Электрическая постоянная | Ф/м | |
| Магнитная постоянная | Гн/м | |
| Магнетон Бора | Дж/Тл | |
| Ядерный магнетон | Дж/Тл |
2. Удельное сопротивление р, 10-8, Ом м
| Вольфрам | 5,5 | Железо | 9,8 | Никелин | 40 |
| Нихром | 110 | Медь | 1,7 | Серебро | 6,0 |
3. Показатель преломления
| Алмаз | 2,42 | Вода | 1,33 | Глицерин | 1,47 |
| Каменная соль | 1,54 | Кварц | 1,55 | Сероуглерод | 1,63 |
| Скипидар | 1,48 | Стекло | 1,52 | Кислород | 1,00027 |
4. Интервалы длин волн, соответствующие различным цветам спектра, нм
| Фиолетовый | 400 — 450 | Голубой | 480 — 500 | Желтый | 560 — 590 |
| Синий | 450 — 480 | Зеленый | 500 — 560 | Оранжевый | 590 — 620 |
| Красный | 620 — 760 |
5. Масса m0 и энергия Е0 покоя некоторых элементарных частиц и легких ядер
| Частицы | m0 | Е0 | ||
| а. е. м. |
10-27, кг | МэВ | 10-10, Дж | |
| Электрон | 5,486 10-4 | 0,00091 | 0,511 | 0,00081 |
| Протон | 1,00728 | 1,6724 | 938,23 | 1,50 |
| Нейтрон | 1,00867 | 1,6748 | 939,53 | 1,51 |
| Дейтрон | 2,01355 | 3,3325 | 1876,5 | 3,00 |
| a-частица | 4,0015 | 6,6444 | 3726,2 | 5,96 |
Информация о работе Колебания и волны. Оптика. Квантовая и ядерная физика