Задачи для самостоятельного решения.

1. Оранжевые лучи с длиной волны 650 нм от двух когерентных источников, расстояние между которыми 120 мкм, попадают на экран. Расстояние от источников до экрана равно 3,6 м. В результате интерференции на экране образуются чередующиеся светлые и темные полосы. Определите расстояние между центрами соседних светлых полос.

 

2. Когерентные источники белого света , расстояние между которыми 0,32 мм, имеют вид узких щелей. Экран, на котором наблюдается интерференция света от этих источников, находится на расстоянии 3,2 м от них. Найдите расстояние между красной (длина волны 760 нм) и фиолетовой (длина волны 400 нм) линиями второго интерференционного спектра.

 

3. Плосковыпуклая линза радиусом кривизны 8,6 м выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Найдите длину волны падающего монохроматического света, если радиус четвертого темного кольца в отраженном свете равен 4,5 мм.

 

4. На узкую щель шириной 0,05 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны 694 нм. Определите направление света на вторую дифракционную полосу (по отношению к первоначальному направлению света).

 

5. На дифракционную решетку нормально падает монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Определите наибольший порядок спектра, полученного с помощью этой решетки, если ее постоянная равна 2 мкм.

 

6. Определите число штрихов на единицу длины дифракционной решетки, если зеленая линия ртути (длина волны 546,1 нм) в спектре первого порядок наблюдается под углом равным 19^о8.

 

7. На дифракционную решетку нормально падает монохроматический свет. Максимум третьего порядка наблюдается под углом 36^о48 к нормали. Найдите постоянную решетку в длинах волн падающего света.

 

8. Два параллельных световых пучка, отстоящих друг от друга на расстоянии 5 см, падают на кварцевую призму (n=1,49) с преломляющим углом 25⁰. Определите оптическую разность хода этих пучков на выходе из призмы.

 

9. Плосковыпуклая линза с показателем преломления 1,6 выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Радиус третьего светлого кольца в отраженном свете ( = 0,6 мкм) равен 0,9 мм. Определите фокусное расстояние линзы.

 

10. Для уменьшения потерь света из-за отражения от поверхностей стекла осуществляют «просветление оптики»: на свободную поверхность линзы наносят тонкую пленку с показателем преломления n= . В этом случае амплитуда отраженных волн от обеих поверхностей такой пленки одинакова. Определите толщину слоя, при которой отражение света с длиной волны от стекла в направлении нормали равно нулю.

 

 

ЗАНЯТИЕ 16 Квантовая природа излучения. Законы фотоэффекта.

Вопросы для подготовки к семинару.

Фотоэлектрический эффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта

 

ЗАДАЧА 1

Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект.

 

ЗАДАЧА 2

Фотоэлектроны, вырываемые с поверхности металла полностью задерживаются напряжением 3 В. Фотоэффект для этого металла начинается при частоте падающего света 6*10¹⁴ Гц. Определите: 1) работу выхода электронов из металла; 2) частоту применяемого излучения.

 

ЗАДАЧА 3

Калий освещается монохроматическим светом с длиной волны

400 нм. Определите минимальное напряжение, при котором фототок прекратится. Работа выхода электронов из калия равна 2,2 эВ.

 

ЗАДАЧА 4

Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) максимальную скорость электронов, испускаемых металлом под действием света с длиной волны 400 нм.

 

ЗАДАЧА 5

Плоский серебряный электрод освещается монохроматическим излучением с длиной волны 83 нм. Определите, на какое максимальное расстояние от поверхности электрода может удалится фотоэлектрон, если вне электрода имеется задерживающие электрическое поле напряженностью 10 В/см. Красная граница фотоэффекта для серебра 264 нм.

 

ЗАДАЧА 6

Определите с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волны которого 2 пм.

 

ЗАДАЧА 7

Давление монохроматического света с длиной волны 500 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающему излучению, равно 0,15 мкПа. Определите число фотонов, падающих на поверхность площадью 40 см² за одну секунду.

Найдите частоту света, вырывающего из металла электрон, которые полностью задерживаются напряжением 3 В. Фотоэффект начинается при частоте света 610¹⁴ Гц. Определите работу выхода электронов из этого металла.