Задача по "Физике"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2011 в 12:48, задача

Описание работы

Задачи условия:
№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.

Файлы: 1 файл

физика.doc

— 71.50 Кб (Скачать файл)

      №506 На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны = 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:

= 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=2dncos i2+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   при k=1    dmin=λ/4n=(500*10-9)/(4*1.4)=89,3*10-9м=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        dsin φ=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*10-7м

Ответ: λ=6.96*10-7м

 

      №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:                    tg iВ=n21   (1), где

iВ - ?        n21 – относительный показатель преломления среды.

     Найдем  n21 из закона преломления

      sin i/sin r= 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/м2К4 – постоянная Стефана-Больцмана.

Т=1 кК=           Тогда доля рассеиваемой мощности η:

=103 К                η=1-(Р'/Р)=1-(ςТ4S/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 = 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*108м/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 126С.

Дано:                                               Решение:

126С                   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=Zm  H+(A-Z)mn-ma   (2), где

                           ma=12 а.e.m. – масса атома;

                           m  H= 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=А0е-λt   (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= А0е-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 23592U 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= ε0N   (2), где N – количество распавшихся атомов

=107Вт                                                    N=m/μ*NA   (3), где

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

23592U                                                       NA=6,02*1023 моль-1 – постоянная Авогадро

m - ?                           Тогда (2) принимает вид: Е= ε0m/μ*NA (4)

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

      P=ε0mNA /μt   (5)

      m=Pμt/ ε0NA   (6) – масса 1эВ=1,6*10-19Дж

      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

        
 
 

 

Информация о работе Задача по "Физике"