Розв'язання вправ та завдань до підручника «Фізика» В. Д. Сиротюк 11 клас - 2011 рік

РОЗДІЛ 4. ОПТИКА І КВАНТОВА ФІЗИКА

Рівень А

№277

Закон прямолінійного поширення світла підтверджується існуванням тіні, сонячних та місячних затемнень.

№ 278

Дано:

ɸ = 20º

α —- ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image978.jpg

3 геометричної побудови видно, що α+ α + ɸ = 90º

2α + ɸ = 90º

 11klas_1.files/image979.jpg

Відповідь: дзеркало потрібно розташувати під. кутом 35º' до горизонту.

№ 279

Дано:

α1 = 20°

α2= 35°

Δφ — ?

Розв’язання:

Оскільки кут відбивання дорівнює куту падіння, то кут між падаючим і відбитим пучками дорівнює: ɸ1 = 2α1, ɸ2 = 2α2, Δɸ = ɸ2 - ɸ1 = 2(α2 – α1) = 2(35º - 20º) = 30º.

Відповідь: кут між падаючим та відбитим пучками збільшиться на 30º.

№ 280

Дано:

γ = 27º

n = 1,7

α — ?

Розв’язання:

Згідно з законом заломлення світла:  11klas_1.files/image980.jpg

sin α = sin γ , α = arcsin(n sin γ) = arcsin(l, 7 sin 27°) = 50°

Відповідь: кут падіння променя 50º.

№ 281

Дано:

α1 = 60º

γ1 = 40°

γ2 = 45°

n — ?

α2 —- ?

Розв’язання:

Згідно з законом заломлення світла:

 11klas_1.files/image981.jpg

Оскільки  11klas_1.files/image982.jpg то sin а2 = n sin γ2

α2 = arcsin (n sin γ2) = arcsin (1,35 x sin 45º) = 73º

Відповідь: показник заломлення води 1,35, кут падіння променя 73°.

№ 282

Дано:

γ = 45º

nс =1,5

nв = 1,33

α — ?

Розв’язання:

Згідно з законом заломлення світла:  11klas_1.files/image983.jpg

Тоді  11klas_1.files/image984.jpg

 11klas_1.files/image985.jpg

Відповідь: кут падіння променя 53°.

№ 283

Зображення людини знаходиться на такій же відстані від дзеркала, що й людина, тобто 5 м. Отже, відстань від людини до її зображення 10 м. Якщо дзеркало відсунути на 2 м, то відстань від людини до дзеркала стане 7 м, а до її зображення 14 м.

№ 284

Оскільки поверхню озера можна вважати плоским дзеркалом, то зображення дерев буде прямим.

№ 285

 11klas_1.files/image986.jpg

№ 286

Дано:

na = 2,4

nп = 1,5

α0.а —- ?

α0.п —- ?

Розв’язання:

Граничний кут повного відбивання визначається зі співвідношення:  11klas_1.files/image987.jpg  11klas_1.files/image988.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image989.jpg

 11klas_1.files/image990.jpg

Відповідь: граничний кут повного відбивання для алмазу 24º, для плексигласу 42°.

№ 287

Дано:

α0 = 47°

n — ?

Розв’язання:

Визначимо показник заломлення спирту з формули для граничного кута:  11klas_1.files/image991.jpg  11klas_1.files/image992.jpg

Відповідь: показник заломлення спирту 1,4.

Рівень В

№ 288

 11klas_1.files/image993.jpg

 11klas_1.files/image994.jpg

Лінійні розміри зображення не змінюються, у міру віддалення людини та завжди дорівнюють її лінійним розмірам.

№ 289

Кут заломлення більший від кута падіння у випадку, коли промінь переходить із оптично більш густого середовища в оптично менш густе. В цьому випадку кут заломлення може змінюватися від 0° до 90°, а кут падіння від 0º до α0. α0 —- граничний кут повного відбивання, який залежить від показника заломлення середовища:  11klas_1.files/image995.jpg

№ 290

Дано:

h = 182 см

lmin — ?

Розв'язання:

 11klas_1.files/image996.jpg

Зображення людини А2В2 — уявне та знаходиться на такій же відстані від дзеркала, що й людина А1В1.

Проводячи прямі, що з’єднують «очі» (точка О) з точками А2 та В2, знаходимо мінімальну довжину дзеркала, яка є серединою лінією трикутника А2ОВ2.

Оскільки А2В2 = А1В1 = h, то  11klas_1.files/image997.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: [lmin] = см.

Знайдемо, числове значення:  11klas_1.files/image998.jpg

Відповідь: мінімальна довжина дзеркала 91 см.

№ 291

Дано:

α = 60º

а = 10 см

l — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image999.jpg

Трикутник ABC — прямокутний. l —- гіпотенуза.

Отже,

 11klas_1.files/image1000.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: [l] — см. Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1001.jpg

Відповідь: відстань між падаючим і відбитим пучками 12 см.

№ 292

Дано:

h = 3,8 см

α = 30º

n = 1,33

l — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1002.jpg

Відстань від місця входу пучка до місця його виходу з води дорівнює: l = 2а,

де а = htgγ, l = 2htgγ.

Згідно з законом заломлення світла  11klas_1.files/image1003.jpg  11klas_1.files/image1004.jpg

 11klas_1.files/image1005.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: [l] = см.

Знайдемо числове значення: l = 2 х 3,8 х tg 22º = 3 (см). Відповідь: промінь вийде на відстані 3 см від точки падіння.

№ 293

Дано:

h = 40 см

α = 60º

n = 4/3

l — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1006.jpg

Камінь знаходиться в точці А. Палиця увіткнеться в точку В. Тоді l = OB - ОА. ОВ = h tga, ОА = h tgγ.

Згідно з законом заломлення світла:  11klas_1.files/image1007.jpg  11klas_1.files/image1008.jpg

 11klas_1.files/image1009.jpg

l = htga - htgγ = h(tgα - tgγ).

Перевіримо одиницю фізичної величини: [l] = см.

Знайдемо числове значення:

l = 40 (tg 60º - tg 40º) = 35,6 (см).

Відповідь: палиця увіткнеться в дно на відстані 35,6 см від каменя.

№ 294

Дано:

α = 30º

h = 2 см

n = 1,5

Δx — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1010.jpg

Бічне зміщення Δх визначимо з трикутника

ACD: Δх = ACsinɸ

Оскільки ɸ =α - γ, то Δх = ACsin (α - γ)

Згідно з законом заломлення світла:  11klas_1.files/image1011.jpg  11klas_1.files/image1012.jpg

 11klas_1.files/image1013.jpg

З трикутника ABC визначимо:  11klas_1.files/image1014.jpg

Тоді 11klas_1.files/image1015.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: [Δx] = см.

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1016.jpg

Відповідь: бічне зміщення променя 4 мм.

№ 296

 11klas_1.files/image1017.jpg

№ 297

 11klas_1.files/image1018.jpg

№ 298

Для того, щоб спрямувати світловий потік якомога далі, лампочку треба розташувати в фокусі рефлектора фари (рис. а).

а)  11klas_1.files/image1019.jpg

Для того, щоб спрямувати світловий потік близько вниз лампочку треба розташувати у верхній частині рефлектора між фокусом і оптичним центром (рис. б).

б)  11klas_1.files/image1020.png

Для того, щоб спрямувати світловий потік близько вгору лампочку треба розташувати у нижній частині рефлектора між фокусом і оптичним центром (рис. в).

в)  11klas_1.files/image1021.jpg

№ 299

Дано:

α = 90°

n = 1,33

γ —- ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1022.jpg

Аквалангіст буде бачити Сонце під кутом: ɸ = α – γ.

Згідно з законом заломлення світла:  11klas_1.files/image1023.jpg

 11klas_1.files/image1024.jpg

γ = arcsin 0,75 = 49°, Тоді ɸ = 90° - 49° = 41°.

Відповідь: аквалангіст буде бачити Сонце під кутом 41° до горизонту

№ 300

Дано:

 11klas_1.files/image1025.jpg

n = 1,5

α0 — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1026.jpg

Кут падіння променя на грань АС дорівнює: α = 90° - ɸ

З геометричної побудови знайдемо ɸ:

ɸ = 90° - 30° = 60º

Тоді α = 90° - 30º = 60°.

Якщо кут падіння менший за граничний кут для скла, то промінь заломиться і знайдемо граничний кут повного відбивання для скла:  11klas_1.files/image1027.jpg  11klas_1.files/image1028.jpg

Оскільки α < α0, то промінь заломиться.

Відповідь: промінь заломиться.

Рівень А

301

 11klas_1.files/image1029.jpg

На поверхні мильної бульбашки спостерігається інтерференція білого світла на тонкому клині.

№ 302

На поверхні тонкого шару бензину спостерігається інтерференція білого світла на тонкому клині.

№ 303

Широкий пучок світла складається з певної кількості вузьких пучків, які після проходження крізь призму розкладаються на спектр. В центрі зображення спектри окремих пучків накладаються утворюючи знову біле світло. Забарвленими виявляються лише краї, на які потрапляє спектр крайніх пучків.

№ 304

Дано:

λ = 0,4 мкм = 4 х 10-7 м Δd = 0,5 мм = 5 х 10-4 м

 11klas_1.files/image1030.jpg

Розв’язання:

В точці буде спостерігатися максимум, якщо різниця ходу дорівнює цілому числу довжин хвиль:

Δd = kλ, де k = 0, 1, 2, ...  11klas_1.files/image1030.jpg

В точці буде спостерігатися мінімум, якщо різниця ходу дорівнює непарному числу півхвиль.  11klas_1.files/image1031.jpg  11klas_1.files/image1032.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1033.jpg

Знайдемо числове значення:  11klas_1.files/image1034.png

Відповідь: буде спостерігатися максимум інтерференції.

№ 305

Дано·.

X = 550 нм = 55 х 10-8 м k = 2

d = 20 мкм = 2 х 10-5 м

ɸ —- ?

Розв’язання:

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ = kλ.

Отже,  11klas_1.files/image1035.jpg  11klas_1.files/image1036.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1037.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1038.jpg

Відповідь: кут відхилення Зº.

№ 306

Дано:

ɸ = 2º30′

λ = 435 нм

k= 1

d — ?

Розв’язання:

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ = kλ. Отже,  11klas_1.files/image1039.jpg де sin 2º30′ = 0,044.

Перевіримо одиницю фізичної величини: [d] = нм.

Знайдемо числове значення:  11klas_1.files/image1040.jpg

Відповідь: період дифракційної ґратки 10 мкм.

№ 307

Дано:

λ = 0,5 мкм = 5 х 10-7 м 1 = 2 мм = = 2 х 10-3 м

d1 = 2 м

 11klas_1.files/image1041.jpg

Розв'язання:

 11klas_1.files/image1042.jpg

Різниця ходу двох хвиль: Δd = d2 – d1. Оскільки d2 — гіпотенуза трикутника AS1S2, то  11klas_1.files/image1043.jpg

 11klas_1.files/image1044.jpg

В точці А буде спостерігатися світло, якщо різниця ходу дорівнює цілому числу

довжин хвиль Δd = kλ, де k = 0, 1, 2, ...  11klas_1.files/image1045.jpg

В точці А буде спостерігатися темрява, якщо різниця ходу дорівнює непарному числу півхвиль:  11klas_1.files/image1046.jpg  11klas_1.files/image1047.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1048.jpg

Знайдемо числове значення:  11klas_1.files/image1049.png

Отже, буде спостерігатися максимум інтерференції. Відповідь: в точці А спостерігатиметься світло.

№ 308

 11klas_1.files/image1050.jpg

Оскільки кут падіння променя на першу бічну грань призми дорівнює 0º, то на ній заломлення не відбудеться. Проте на другу бічну грань промінь падає під певним кутом а, який не дорівнює 0°. Оскільки світло різних частот має різний показник заломлення, то на екрані буде спостерігатися спектр.

№ 309

Зі збільшенням температури нитки розжарювання довжина хвилі, на яку приходиться максимум випромінювання буде зменшуватися.

Спочатку (при температурі близько 500ºС) спіраль буде світитися червоним, а потім поступово зміниться на жовтий.

№ 310

Дано·.

с = З х 108 м/с

nв =1,33

пс =1,5

ʋв — ?

ʋс — ?

Розв’язання:

Швидкість світла в середовищі залежить від його показника

заломлення співвідношенням:  11klas_1.files/image1051.jpg  11klas_1.files/image1052.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1053.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1054.png

 11klas_1.files/image1055.jpg

Відповідь: швидкість світла у воді у склі  11klas_1.files/image1056.jpg  11klas_1.files/image1057.jpg

№ 311

Майже вся поверхня Антарктиди вкрита снігом, який відбиває більшу частину сонячних променів, а отже, й тепла, яке вони переносять.

№ 312

Металізована поверхня відбиває більшу частину інфрачервоного випромінювання, яке переносить тепло. Таким чином, цей одяг захищає робітників від опіків і перегрівання.

Рівень В

№ 313

Дано:

v = 600 ТГц = 6 х 1014 Гц с = 3 х 108м/с

l = 1м

N — ?

Розв’язання:

Кількість довжин хвиль, що поміщається на відрізку знайдемо з співвідношення:  11klas_1.files/image1058.jpg

Довжина хвилі пов’язана з частотою:  11klas_1.files/image1059.jpg Тоді  11klas_1.files/image1060.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1061.png

Знайдемо числове значення:  11klas_1.files/image1062.png

Відповідь: в одному метрі поміщається 2 х 106 довжин хвиль.

№ 314

Дано:

V = 400 ТГц = 4- х 1014 Гц λ = 0,51 мкм = 51 х 10-8 м ʋ — ?

Розв’язання:

Швидкість хвилі пов’язана з частотою та довжиною хвилі співвідношенням: ʋ = λν

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1063.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1064.png

Відповідь: швидкість світла в воді 204 м/с.

№ 315

Дано:

λ = 490 нм = 49 х 10-8 м

n = 1,35

h — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1065.jpg

Від найближчої до спостерігача точки поверхні мильної бульбашки світло відбивається перпендикулярно.

У випадку відбивання світлової хвилі від оптично більш густого середовища втрачається півхвилі.

Отже, оптична різниця, ходу дорівнює:  11klas_1.files/image1066.jpg

Оскільки АВ = ВА = h, то  11klas_1.files/image1067.jpg

Умова інтерференційного максимуму: Δd = kλ

Тоді нехай k = 1.  11klas_1.files/image1068.jpg  11klas_1.files/image1069.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: [h] = м.

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1070.jpg

Відповідь: товщина плівки мильної бульбашки 90 нм.

№ 316

Дано:

l = 1 м

λ = 650 нм = 65 х 10-8 м

а = 26 см = 26 х10-2 м

k = 1

d — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1071.jpg

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ = kλ, оскільки k= 1, то d sin ɸ = λ. Оскільки відстань до екрана порівняно з сталою решітки надзвичайно велика, то кут ɸ дуже малий.

Отже,  11klas_1.files/image1072.jpg Тоді  11klas_1.files/image1073.jpg  11klas_1.files/image1074.jpg

Відстань між двома максимумами першого порядку

а = 2h,  11klas_1.files/image1075.jpg Отже,  11klas_1.files/image1076.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1077.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1078.png

Відповідь: період дифракційної ґратки 5 мкм.

№ 317

Дано:

d = 5 мкм = 5х 10-6 м

k = 1

h = 60 мм = 6 х 10-2 м

l = 50 см = 0,5 м

λ — ?

Розв’язання:

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ = kλ, оскільки k = 1, то d sin ɸ = λ.

Оскільки відстань до екрана порівняно з сталою решітки набагато більша, то кут ɸ дуже малий.

Отже,  11klas_1.files/image1079.jpg Тоді  11klas_1.files/image1080.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1081.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1082.png

Відповідь: довжина світлової хвилі 600 нм.

№ 318

Кольорові кільця під час туману навколо ліхтарів спричинені дифракцією світлових променів на краплинах води, що містяться в повітрі.

№ 319

Для того, щоб усунути відбите світло, потрібно подивитися на воду через поляроїд.

№ 320

Якщо помітити поляроїд між джерелом світла і краплями ртуті, то при певному положенні поляроїда відблиски можна повністю погасити.

№ 321

Ширина спектру залежить від заломного кута. Оскільки ці кути у призм однакові, то й ширина центрів не зміниться. Від показника заломлення залежить тільки висота розміщення спектру на екрані.

№322

При переході світла із повітря у скло, частота коливань не змінюється, швидкість

поширення світла зменшується:  11klas_1.files/image1083.jpg

Довжина хвилі також зменшується:  11klas_1.files/image1084.jpg

№ 323

Дано·.

l = 10 мм = 10-2 м

N = 2000

λ = 450 нм = 45 х 10-3 м

k1 = 1

k2 = 2

Δɸ — ?

Розв'язання:

 11klas_1.files/image1085.jpg

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ1 = k1λ = λ.

d sin ɸ2 = k2 λ = 2λ.

Кут між напрямами спостереження максимумів першого і другого порядків: Δɸ = ɸ1 - ɸ2. Період дифракційної ґратки — це довжина щілини зі штрихом. Тобто  11klas_1.files/image1086.jpg Тоді

 11klas_1.files/image1087.jpg  11klas_1.files/image1088.jpg  11klas_1.files/image1089.jpg

 11klas_1.files/image1090.jpg

Отже, Δɸ = 10º - 5º = 5°

Відповідь : кут між напрямами спостереження максимумів першого і другого порядків 5º.

№ 324

Дано:

k = 1

λ2 = 760 нм = 76 х 10-8 м λ1 = 380 нм = 38 х 10-8 м l = 1,5 м

d — 10 мкм = 10-5 м

Δh — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1091.jpg

Умова максимуму дифракційної картини від ґратки:

d sin ɸ1 = kλ1

d sin ɸ2 = kλ2

Оскільки k = 1, то d sin ɸ1 = λ1, d sin ɸ2 = λ2

Оскільки відстань до екрана порівняно з сталою ґратки набагато більша, то кути ɸ1та ɸ2 дуже малі. Отже:

 11klas_1.files/image1092.jpg  11klas_1.files/image1093.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1094.jpg  11klas_1.files/image1095.jpg

Ширина всього спектру першого порядку дорівнює:

 11klas_1.files/image1096.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1097.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1098.png

Відповідь: ширина спектру першого порядку 57 мм.

№325

Дифракційний спектр отримують за допомогою дифракційної ґратки, а дисперсійний за допомогою призми. Перший метод заснований на огинанні світловими хвилями перешкод, а другий на залежності показника заломлення від частоти. За зовнішнім виглядом дифракційний спектр відрізняється тим, що максимуми розміщуються в порядку від більших частот до менших (від фіолетового до червоного). У дисперсійному спектрі частоти розміщені у зворотному порядку.

№326

В день сонячні промені падають під малими кутами до атмосфери n частинки в повітрі розсіюють короткі довжини хвиль (фіолетові, сині, блакитні, зелені), а результуючий колір буде блакитним.

Під час сходу чи заходу сонця промені. проходять більший шлях в атмосфері, короткі довжини хвиль майже повністю відбиваються і до спостерігача доходять лише промені з великою довжиною хвилі (оранжеві, червоні).

№ 327

Ртутні УФ лампи випромінюють переважно в ультрафіолетовому діапазоні, а скло поглинає ультрафіолетове випромінювання.

Під час горіння кварцових ламп відчувається запах озону, бо під впливом УФ випромінювання кисень перетворюється на озон.

Рівень А

№ 328

Збільшення освітленості призводить до збільшення фотоструму насичення, а отже, і кількості електронів, що вилітають з поверхні тіла. Це пов’язано з тим, що зростає кількість фотонів, які падають на поверхню за одиницю часу.

№ 329

Зовнішній фотоефект — це емісія електронів з поверхні речовини під дією світла. Внутрішні фотоефект — це зростання електропровідності напівпровідників під дією світла.

№ 330

Від частоти випромінювання залежить початкова швидкість фотоелектронів. Чим більшу частоту має електромагнітне випромінювання, тим більшу енергію мають фотони Е = hv. Отже, збільшується початкова швидкість фотоелектронів:

 11klas_1.files/image1099.jpg

№ 331

Дано:

λ0 = 530 нм = 53 х 10-8 м

с = 3 х 108 м/с

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

Авих — ?

Розв’язання:

Червона мета фотоефекту пов’язана з роботою виходу

співвідношенням:  11klas_1.files/image1100.jpg

Оскільки довжина хвилі  11klas_1.files/image1101.jpg то  11klas_1.files/image1102.jpg  11klas_1.files/image1103.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1104.jpg  11klas_1.files/image1105.jpg

Оскільки 1 еВ = 1,6 х 10-19 Дж, то  11klas_1.files/image1106.jpg

Відповідь: робота виходу із натрію 0,38 х 10-19 Дж або 2 еВ.

№ 332

Дано:

ν0 = б х 1014 с-1

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

Авих — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту має вигляд: hv0 = Авих.

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1107.jpg

Авих = 6,63 X 10-34 х 6 х 1014 = 40 х 10-20 (Дж) = 4 х 10-19 (Дж). Відповідь: робота виходу електронів 4 X 10-19 Дж.

№ 333

Дано:

Авих = 4,5 еВ = 7,2 х10-19 Дж

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

ν0 — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту має вигляд: hv0 = Авих.

Отже,  11klas_1.files/image1108.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1109.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1110.jpg

Відповідь: мінімальна частота, за якої відбувається фотоефект в вольфрамі 1,1 х 1015 Гц.

334

Дано:

Авих = 4,2 еВ =

= 6,72 х 10-19 Дж

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с =- 3-х 108 м/с

λ0 — ?

Розв'язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту має вигляд: hv0 = Авих.

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

співвідношенням:  11klas_1.files/image1111.jpg Тоді  11klas_1.files/image1112.jpg  11klas_1.files/image1113.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1114.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1115.jpg

Відповідь: максимальна довжина хвилі, що зумовлює фотоефект в цинку З00 нм.

№ 335

Маса фотона пропорційна частоті електромагнітного випромінювання: m ~ v. Оскільки частота x-випромінювання більша за частоту ультрафіолетового, то й маса фотонів γ-променів буде більшою.

№ 336

Дано:

λ1 = 0,75 мкм = 7,5 х 10-7 м

λ2 = 0,4 мкм = 4 х 10-7 м

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

E1 — ?

Е2 — ?

Розв’язання:

Енергія фотона: Ε1 = hv1, Е2 = hν2.

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного

випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1116.jpg  11klas_1.files/image1117.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1118.jpg  11klas_1.files/image1119.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини: Знайдемо числове значення:  11klas_1.files/image1120.jpg

 11klas_1.files/image1121.jpg

 11klas_1.files/image1122.jpg

Відповідь: енергія фотонів, які відповідають найдовшим хвилям 2,7 х 10-19Дж, найкоротшим — 5 х 10-19 Дж.

№ 337

Дано:

m = 4 х 10-36 кг

с = 3 х 108 м/с

h = 6,63 х 10-34 Дж х c

p — ?

λ — ?

Розв’язання :

Оскільки фотон рухається зі швидкістю світла, то його імпульс дорівнює: р =mс.

Маса фотона пов’язана з довжиною хвилі співвідношенням  11klas_1.files/image1123.jpg Отже,  11klas_1.files/image1124.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1125.jpg  11klas_1.files/image1126.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1127.jpg

 11klas_1.files/image1128.png

Відповідь: імпульс фотона 11klas_1.files/image1129.jpg довжина хвилі випромінювання 550 нм.

№ 338

Дано:

Е = 50 кеВ = 8 х 10-15 Дж

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

λ — ?

m — ?

Розв'язання:

Енергія фотона: E = hv.

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного

випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1130.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1131.jpg  11klas_1.files/image1132.jpg

Масу фотона знайдемо із закону взаємозв’язку маси — енергії:  11klas_1.files/image1133.jpg  11klas_1.files/image1134.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1135.jpg

 11klas_1.files/image1136.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1137.jpg

 11klas_1.files/image1138.png

Відповідь: довжина хвилі випромінювання 25 пм, маса фотона 8,9 х 10-32 кг.

№ 339

Дано:

v = 30 ТГц = 3 х 1013 Гц h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

Е — ?

p — ?

Розв’язання:

Енергія фотона дорівнює Е = hv.

Оскільки фотон рухається зі швидкістю світла, то його імпульс дорівнює: р =mс.

Масу фотона знайдемо із закону взаємозв’язку маси —енергії:  11klas_1.files/image1139.jpg Тоді 11klas_1.files/image1140.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1141.jpg

 11klas_1.files/image1142.jpg

Знайдемо числове значення:

Е = 3 х 1013 х 6,63 х 10-34 = 20 х 10-21 (Дж) = 2 х 10-20 (Дж).

 11klas_1.files/image1143.jpg

Відповідь: енергія фотона 2 х 10-20 Дж, його імпульс

 11klas_1.files/image1144.jpg

№ 340

Оскільки фотон — це частинка, що має імпульс, то під час поглинання він передає свій імпульс тілу. За законом збереження набутий імпульс тіла дорівнює зміні імпульсу фотонів. Від дзеркальної поверхні фотони відбиваються і тіло отримує подвійний імпульс, а чорна — поглинає фотони і отримує вдвічі менший імпульс.

№ 341

За другим законом Ньютона зміна імпульсу тіла означає, що на тіло діє сила. Відношення сили до площі поверхні, на яку вона діє, і є тиском. Оскільки дзеркальна поверхня відбиває фотони, то тіло отримує подвійний імпульс, а чорна — поглинає, отримуючи вдвічі менший імпульс. Отже, чим повніше поверхня відбиває тиск, тим більший тиск вона на неї чинить.

№342

Біла поверхня як і дзеркальна, відбиває фотони. Тому тиск, який на неї чинить світло вдвічі більший за тиск на чорну поверхню.

Рівень В

№ 343

Фотосинтез — це процес утворення під дією світла вуглеводнів з води та вуглекислого газу із виділенням кисню в рослинах і деяких мікроорганізмах:

 11klas_1.files/image1145.jpg

Завдяки фотосинтезу на Землі зберігається кругообіг вуглецю та кисню. Приєднуючи до вуглеводневого ланцюга атоми інших елементів, рослини утворюють вуглеводи, жири і білки, які необхідні для харчування людини і тварин.

№ 344

Під дією світла бромисте срібло, яким вирита фотоплівка, розкладається. Після проявлення на такій плівці утворюється негативне зображення.

№ 345

Фотоплівку для чорно-білої фотозйомки проявляють при червоному освітлені, бо енергії таких фотонів недостатньо для розкладання бромного срібла, яким покривають фотоплівку. Тому воно не впливає на вже існуюче приховане зображення.

№ 346

Дано:

λ = 0,2 мкм = 2 х 10-7 м

Авих = 4,2 еВ = 6,72 х 10 -19 Дж

mе = 9,1 х 10-31 кг

А = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

ʋ — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту:

hv = Aвих + Wе.

Wк = hν - Авик

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1146.jpg Тоді  11klas_1.files/image1147.jpg

Кінетична енергія електронів дорівнює:  11klas_1.files/image1148.jpg

 11klas_1.files/image1149.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1150.jpg

 11klas_1.files/image1151.png

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1152.png

 11klas_1.files/image1153.png

Відповідь: кінетична енергія фотоелектронів

3,23 х 10-19 Дж, їх швидкість 8,4 х 105 м/с.

№ 347

Дано:

λ = 2 еВ = 3,2х 10-19 Дж

Авих = 1,8 еВ = 2,88 х 10-19 Дж

А = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3х 108 м/с

λ — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту:  11klas_1.files/image1154.jpg

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:

 11klas_1.files/image1155.jpg Тоді  11klas_1.files/image1156.jpg  11klas_1.files/image1157.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1158.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1159.jpg

Відповідь: довжина хвилі 327 нм.

№ 348

Дано:

λ = 200 нм = 2 х 10-7 м

Авих = 4,3 еВ = 6,88 х 10-19 Дж mе = 9,1 х 10-31 кг

А = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

ʋmaх — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту:  11klas_1.files/image1160.jpg

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:

 11klas_1.files/image1161.jpg Тоді

 11klas_1.files/image1162.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1163.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1164.jpg

Відповідь: максимальна швидкість фотоелектронів 820 км/с.

№ 349

Дано·.

λ = 100 нм = 10-7 м

е = 1,6 х 10-19 Кл

Авих = 1,8 еВ = 2,88 х 10-19 Дж h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

U — ?

Розв’язання:

Максимальна кінетична енергія фотоелектронів пов’язана з затримуючою напругою співвідношенням:

 11klas_1.files/image1165.jpg

Максимальну кінетичну енергію знайдемо із рівняння Ейнштейна для фотоефекту:

hν = Авих + Wк

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:

 11klas_1.files/image1166.jpg Тоді  11klas_1.files/image1167.jpg  11klas_1.files/image1168.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1169.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1170.jpg

Відповідь: зворотна напруга має бути 11 В.

№ 350

Дано:

λ = 400 нм = 4 х 10-7 м

ʋmaх = 880 км/с = 88 х 104 м/с

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

me = 9,1 х 10-31 кг

Авих — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту:  11klas_1.files/image1171.jpg

Довжина хвилі пов’язана 'з частотою, співвідношенням:  11klas_1.files/image1172.jpg Тоді  11klas_1.files/image1173.jpg

 11klas_1.files/image1174.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1175.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1176.jpg

Відповідь: робота виходу електронів з рубідію

1,45 х 10-19 Дж.

№ 351

У деяких люмінофорів процес випромінювання має каскадний характер: електрони переходять з найбільш високого енергетичного рівня в нормальний стан через ряд проміжних рівнів. Тоді енергія випромінювання квантів буде меншою за енергію поглиненого кванта, але загальна сума енергії випромінюваних квантів може бути або меншою, або дорівнювати тій енергії, яку поглинає молекула:

ΔЕв ≤ ΔЕп, hνвhνв, vв ≤ νп,  11klas_1.files/image1177.jpg

Отже, λв ≥ λп. Довжина хвилі світла, що випускається, завжди більша або дорівнює довжині світлової хвилі, падаючої на речовину.

№ 352

Дано:

λ = 200 нм = 2 х 10-7 м

Авих = 4,36 еВ =

= 7 х 10-19 Дж

А = 6,63 х 10-34 Дж х с с = 3 х 108м/с

е = 1,6 X 10-19 Кл

ɸ — ?

Рoзвязання:

З визначення потенціалу  11klas_1.files/image1178.jpg

Згідно з законом збереження енергії потенціальна енергія кульки дорівнює кінетичній енергії фотоелектронів, що вилетіли з її поверхні.

W = Wк

Згідно з законом збереження електричного заряду заряд кульки по модулю дорівнює заряду електрона: q = e.

Тоді  11klas_1.files/image1179.jpg

Кінетичну енергію електронів знайдемо з рівняння Ейнштейна для фотоефекту:

hv = Авих + Wк, Wк = hν - Авих

Довжина хвилі повязана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1180.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1181.png  11klas_1.files/image1182.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1183.png

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1184.jpg

Відповідь: максимальний потенціал кульки 1,9 В.

№ 353

Дано:

λ = 83 нм = 83 x 10-9 м Е = 750 В/м

mе = 9,1 х 10-31 кг

h = 6,63 х 10-34 Дж x с е = 1,6 х10-19 Кл

с = З X 108 м/с

Авих = 4,25 еВ =

= 6,8 х 10-19 Дж

l — ?

Розв’язання:

Рух електрона в затримуючому електронному полі буде рівносповільненим з кінцевою швидкістю: ʋ = 0,  11klas_1.files/image1185.jpg

Згідно з другим законом Ньютона meа = F.

Сила, з якою електричне поле діє на електрон: F = еЕ.

Тоді  11klas_1.files/image1186.jpg  11klas_1.files/image1187.jpg Оскільки  11klas_1.files/image1188.jpg то  11klas_1.files/image1189.jpg

Кінетичну енергію електронів знайдемо з рівняння Ейнштейна для фотоефекту: hv = Авих + Wк, Wк = hv - Авих.

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1190.jpg

Отже,  11klas_1.files/image1191.png  11klas_1.files/image1192.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини;

 11klas_1.files/image1193.jpg

Знайдемо числове значення;

 11klas_1.files/image1194.jpg

Відповідь: електрон максимально віддалиться на 14 мм.

№354

Дано:

r = 1 мм = 10-3 м

λ = 200 нм = 2 х 10-7 м

λ0 = 280 нм = 2,8 х 10-7 м

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

е = 1,6 х 10-19 Кл

 11klas_1.files/image1195.jpg

N — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту: hν = Авих + Wк. Згідно з законом збереження енергії Wк =- eU — еɸ.

Потенціал дробинки дорівнює  11klas_1.files/image1196.jpg  11klas_1.files/image1197.jpg

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту має вигляд: hv0 = Авих

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1198.jpg  11klas_1.files/image1199.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1200.jpg Кількість електронів  11klas_1.files/image1201.jpg q = Ne.

Отже,  11klas_1.files/image1202.jpg  11klas_1.files/image1203.jpg

Перевіримо одиницю фізично: величини;

 11klas_1.files/image1204.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1205.jpg

Відповідь: дробинка може втратити 1,2 х 106 електронів.

№ 355

Дано:

Uз= 2,4 В

U = 4,8 В

е = 1,6 х 10-19 Кл

m = 9,1 х 10-31 кг

ʋ — ?

Розв’язання:

На початку руху електрон матиме кінетичну енергію:

W0 =eU3.

В електричному полі він набуде енергії: Wк = eU.

Отже, електрон досягне анода з кінетичною енергією:

W = W0 + Wк = e(U3 + U)

Оскільки  11klas_1.files/image1206.jpg то  11klas_1.files/image1207.jpg  11klas_1.files/image1208.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1209.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1210.jpg

Відповідь: електрони досягатимуть анода з максимальною швидкістю  11klas_1.files/image1211.jpg

№ 356

Дано:

U = 10 кВ = 104 В

qп = 1,6 х 10-19 Кл

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

v — ?

Розв’язання:

Кінетична енергія протона, що пройшов прискорювальну різницю потенціалів, дорівнює: W = qпU

Енергія фотона Е = hv. Отже, hv = qпU,  11klas_1.files/image1212.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1213.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1214.jpg

Відповідь: частота випромінювання 2,4 х 1018 Гц.

№ 357

Дано:

λ = 0,4 мкм = 4 х 10-7 м h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3х 108 м/с

k = 1,38 х 10-23 Дж/к

Т — ?

Розв'язання:

Температура водню пов’язана з кінетичною енергією поступального руху співвідношенням:  11klas_1.files/image1215.jpg  11klas_1.files/image1216.jpg

Енергія фотона E = hv.

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання формулою:  11klas_1.files/image1217.jpg

Тоді  11klas_1.files/image1218.jpg  11klas_1.files/image1219.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1220.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1221.jpg

Відповідь: температура 2,4 х 104 К.

№ 358

Дано:

v = 500 ТГц = 5 х 1014 Гц α = 60º

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = З x 108 м/с

Δр — ?

Розв’язання:

 11klas_1.files/image1222.jpg

Зміна імпульсу:  11klas_1.files/image1223.jpg

Спроектуємо на вісь х: Δp = p1 - (-p2) = p1 + p2. Оскільки поверхня дзеркальна, то фотон відбивається повністю. Отже, p1 = p2. Тоді Δр = 2p1

Імпульс фотона  11klas_1.files/image1224.jpg  11klas_1.files/image1225.jpg  11klas_1.files/image1226.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1227.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1228.jpg

Відповідь: зміна імпульсу фотонів  11klas_1.files/image1229.jpg

№ 359

Дано:

λ = 0,1 мкм = 10-7 м

λ0 = 0,3 мкм = 3 x 10-7 м

 11klas_1.files/image1230.jpg

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту:

hν = Авих + Wк, Wк = hν - Авих

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту має вигляд: hν0 = Авих

Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1231.jpg  11klas_1.files/image1232.jpg

 11klas_1.files/image1233.jpg

Енергія фотона  11klas_1.files/image1234.jpg

 11klas_1.files/image1235.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1236.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1237.jpg

Відповідь: 2/3 енергії фотона витрачається на надання йому кінетичної енергії.

№ 360

Дано:

λ = 500 нм = 5 х 10-7 м Ν0 = 53

Р = 100 Вт

η = 1 % = 0,01

d = 6 мм = 6 х 10-3 м

t0 = 1 с

h= 6,63 х 10-34 Дж х с

с'=. З х 108 м/с

l — ?

Розв’язання:

Лампочка випромінює енергію W0 = Ptη

Ця енергія випромінюється в тілесний κуτ 4π стерад, отже, в око потрапляє енергія  11klas_1.files/image1238.jpg

Визначимо число квантів, що щосекунди потрапляють в око, розміщене на цій відстані.

Енергія одного фотона E = hν.

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

співвідношенням:  11klas_1.files/image1239.jpg

Отже,  11klas_1.files/image1240.jpg  11klas_1.files/image1241.jpg Тоді  11klas_1.files/image1242.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1243.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1244.jpg

Відповідь: людина може помітити лампочку з 330 км.

Що я знаю і вмію робити

1.

Дано:

N = 720

l = 8633 м

v = 12,67 Гц

с — ?

Розв’язання:

Час, за який світловий промінь відбився від дзеркала і повернувся до спостерігача, дорівнює:  11klas_1.files/image1245.jpg

Вважаючи, що ширина рубця дорівнює ширині проміжку між рубцями, знайдемо час, за який проміжок зміниться на зубець:  11klas_1.files/image1246.jpg

Оскільки  11klas_1.files/image1247.jpg то  11klas_1.files/image1248.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:  11klas_1.files/image1249.png

Знайдемо числове значення:

с = 4 х 8633 х 720 х 12,67 = 3,15 х 108(м/с).

Відповідь: швидкість світла в досліді Фізо 3,15 х 108 м/с.

2.

У досліді Юнга відстань від центра інтерференційної картини до максимуму

дорівнює:  11klas_1.files/image1250.jpg де k = 0, ±1, ±2,

l — відстань від ширми зі щілинами до екрану,

d — відстань між щілинами.

Оскільки λ2 > λ1, то х max2 > хmax1.

Заміна фіолетового світофільтра на червоний призводить до збільшення відстані між максимумами.

3.

Дано:

Wк = 3,2 х 10-19 Дж

Авих = 2,88 х 10-19 Дж

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

λ — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту: hv = Авих + Wк Довжина хвилі пов’язана з частотою електромагнітного

випромінювання співвідношенням:  11klas_1.files/image1251.jpg

Отже,  11klas_1.files/image1252.jpg  11klas_1.files/image1253.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1254.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1255.jpg

Відповідь: довжина хвилі 327 нм.

4.

Дано:

Авих = 5,6 х 10-19 Дж

λ = 4,5 х 10-7 м

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

λ0 — ?

Розв'язання:

Якщо довжина хвилі більша за червону межу фотоефекту, то фотоефект не відбувається.

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту

hv0 = Авих

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

співвідношенням:  11klas_1.files/image1256.jpg

Отже,  11klas_1.files/image1257.jpg  11klas_1.files/image1258.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1259.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1260.jpg

Оскільки λ > λ0, то фотоефект не відбудеться.

Відповідь: фотоефект не відбуватиметься.

5.

Дано:

λ0 = 577 нм

Wк = 4,2 х 10-19 Дж

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с

v — ?

Розв'язання:

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту: hv = Авих + Wк .

Роботу виходу знайдемо з рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту: Авих= hν0.

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

співвідношенням:  11klas_1.files/image1261.jpg Отже,  11klas_1.files/image1262.jpg  11klas_1.files/image1263.jpg

 11klas_1.files/image1264.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1265.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1266.jpg

Відповідь: частота світлової хвилі 1,15 х 1015 Гц.

6.

Дано:

А = 7,85 х 10-19 Дж

А = 6,63 X 10-34 Дж x с

с = 3 х 108 м/с

λ0 — ?

v0 — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту:

hν0 = Авих  11klas_1.files/image1267.jpg

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

співвідношенням:  11klas_1.files/image1268.jpg  11klas_1.files/image1269.jpg

Перевіримо одиницю, фізичної величини:

 11klas_1.files/image1270.jpg  11klas_1.files/image1271.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1272.jpg  11klas_1.files/image1273.png

Відповідь: довжина хвилі червоної межі фотоефекту 254 нм, частота — 1,18 х 1015Гц.

7.

Дано:

v = 1015 Гц

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = 3 х 108 м/с,

Δр — ?

Розв’язання:

Оскільки поверхня дзеркальна, то фотон відбивається повністю. Отже, p1 = р2.

Враховуючи проекцію на вісь:

Δр = р1 - (-р2) = р1 + р2 = 2р1

Імпульс фотона  11klas_1.files/image1274.jpg. Отже,  11klas_1.files/image1275.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1276.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1277.jpg

Відповідь: зміна імпульсу фотона  11klas_1.files/image1278.jpg

8.

Дано:

v1 = 3,9 х 1015 Гц

U3,1 = 5 В

v2 = 7,6 х 1015 Гц

U3,2 = 20 B

е= 1,6 х 10-19Кл

h — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту:

hν1 = Авих + Wк,1; hν2 = Авих + Wк,2.

Кінетична енергія фотоелектронів, пов’язана із затримуючою напругою співвідношенням:

Wк,1 =eU3,1; Wк,2 =eU3,2;

Тоді hv1 = Авих + eU3,1; hv2 = Авих+ e U3,2;

Розв’яжемо систему рівнянь: hν2hv1 = e(U3,2 - U3,1)

 11klas_1.files/image1279.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1280.jpg

Знайдемо числове значення:

 11klas_1.files/image1281.jpg

Відповідь: стала Планка 6,49 х 10-34 Дж х с.

9.

Дано:

U3,1 = 1,25 В

λ2 = 0,5 λ1

U3,2 = 4 В

h = 6,63 х 10-34 Дж х с

с = З х 108 м/с

λ1 — ?

λ2 — ?

λ0 — ?

Розв’язання:

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту:

hν1 = Авих + Wк,1; hν2 = Авих + Wк,2.

Довжина хвилі пов’язана з частотою випромінювання

Співвідношенням  11klas_1.files/image1282.jpg  11klas_1.files/image1283.jpg

Кінетична енергія фотоелектронів по в’язана із затримуючою напругою співвідношенням:

Wк,1 =eU3,1; Wк,2 =eU3,2;

Тоді  11klas_1.files/image1284.jpg  11klas_1.files/image1285.jpg  11klas_1.files/image1286.jpg

 11klas_1.files/image1287.jpg  11klas_1.files/image1288.jpg  11klas_1.files/image1289.jpg

λ2 = 0,5 λ1 .

Рівняння Ейнштейна для червоної межі фотоефекту:

 11klas_1.files/image1290.jpg  11klas_1.files/image1291.jpg

Оскільки  11klas_1.files/image1292.jpg то  11klas_1.files/image1293.jpg

Перевіримо одиницю фізичної величини:

 11klas_1.files/image1294.jpg

 11klas_1.files/image1295.jpg

Знайдемо числові значення:

 11klas_1.files/image1296.jpg

 11klas_1.files/image1297.jpg

 11klas_1.files/image1298.jpg

Відповідь: довжина хвилі випромінювання 226 нм, а після зменшення на 50 % 113 нм, червона межа фотоефекту 292 нм.

Тестові завдання

Варіант І

1. Г; 2. В; 3. А; 4. Б; 5. Б; 6. В; 7. А; 8. Д; 9. А; 10. В; 11. В; 12. В; 13. В; 14. Г; 15. Д; 16. В; 17. Б; 18. В; 19. А — З, Б — 4, В — 1, Г — 5, Д — 2.

Варіант II

1. А; 2. В; 3. Г; 4. В; 5. А; 6. Б; 7. В; 8. В; 9. Б; 10. А; 11. А; 12. В; 13. А; 14. В; 15. Б; 16. А; 17. В; 18. Г; 19. А.·





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити