Тема 5.2. Квантова оптика

Рівень «С»

1. З ракети, швидкість якої відносно Землі 0,9с випустили вперед снаряд зі швидкістю 0,5с відносно ракети. Яка швидкість снаряда відносно Землі?

2. Знайти масу електрона при швидкості 0,8 с.

3. Знайти довжину стержня, який рухається в напрямку своєї поздовжньої осі з швидкістю 0,6с, якщо його довжина в стані спокою 1 м.

4. Який час минає на Землі, якщо на ракеті, яка рухається з швидкістю 0,8с відносно Землі минає 1 хв?

5. Яка енергія спокою 10 кг будь-якої речовини?

6. Знайти масу протона при швидкості 0,5с.

7. З ракети, швидкість якої відносно Землі 0,8с випустили вперед снаряд зі швидкістю 0,6с відносно ракети. Яка швидкість снаряда відносно Землі?

8. Знайти масу електрона при швидкості 0,6 с.

9. Знайти довжину стержня, який рухається в напрямку своєї поздовжньої осі з швидкістю 0,8с, якщо його довжина в стані спокою 0,5 м.

10. Який час минає на Землі, якщо на ракеті, яка рухається з швидкістю 0,7с відносно Землі минає 1 с?

11. Яка енергія спокою 1 кг будь-якої речовини?

Рівень «Д»

12. Вантаж масою 10 т кран підняв на висоту 5 м. На скільки змінилась маса вантажу?

13. На скільки збільшиться маса пружини жорсткістю 10 кН/м внаслідок її розтягування на 5 см?

14. У чайник налили 2 кг води і нагріли від 0⁰С до 100⁰С. На скільки збільшилась маса води?

15. На скільки змінюється маса 1 кг льоду при його плавленні?

16. У результаті ядерної реакції маса спокою речовини зменшується на 0,1%. Яка енергія виділяється в результаті використання 1 г ядерного палива?

17. При якій швидкості руху довжина стержня зменшується втричі?

18. При якій швидкості руху маса тіла зростає в 2 рази?

19. На скільки збільшиться маса пружини жорсткістю 1 кН/м внаслідок її розтягування на 1 см?

20. У чайник налили 0,5 кг води і нагріли від 0⁰С до 100⁰С. На скільки збільшилась маса води?

21. На скільки змінюється маса 10 кг льоду при його плавленні?

22. У результаті ядерної реакції маса спокою речовини зменшується на 0,11%. Яка енергія виділяється в результаті використання 10 г ядерного палива?

23. При якій швидкості руху довжина стержня зменшується в 10 раз?

24. При якій швидкості руху маса тіла зростає в 4 рази?

Рівень «В»

25. Прискорювач дає змогу одержувати електрони з енергією 6 ГеВ. У скільки разів маса таких електронів більша за їх масу спокою?

26. Визначити кінетичну енергію електрона при швидкості 0,6 с.

27. В скільки разів зросте маса електрона внаслідок проходження ним різниці потенціалів 1,55 10⁶ В?

28. Протон проходить електричне поле з прискорюючою різницею потенціалів 9,5 10⁵ В. В скільки разів зросла маса протона?

29. Яку різницю потенціалів має пройти електрон, щоб його маса зросла втричі?

30. Маса протона зросла вдвічі. Яку прискорюючу різницю потенціалів пройшов протон?

Рівень «С»

31. Визначити енергію фотонів, які відповідають найкоротшим ( ) і найдовшим ( =0,75 мкм) хвилям видимої частини спектра.

32. Знайти масу фотонів інфрачервоних ( Гц ) і рентгенівських ( Гц ) променів.

33. Знайти імпульс фотонів інфрачервоних ( Гц ) і рентгенівських ( Гц ) променів.

34. Визначити енергію фотонів випромінювання з довжиною хвилі 0,6 мкм.

35. Знайти масу фотонів випромінювання частотою 10¹⁴ Гц .

36. Знайти імпульс фотонів випромінювання частотою 10¹⁵ Гц .

Рівень «Д»

37. Визначити довжину хвилі променів, кванти яких мають таку саму енергію, як і електрони, що пройшли різницю потенціалів 4,1 В.

38. Визначити довжину хвилі і частоту випромінювання, маса фотонів якого дорівнює масі спокою електрона.

39. Який імпульс фотона, що має енергію 6 Дж.

40. Визначити довжину хвилі променів, кванти яких мають таку саму енергію, як і електрони, що пройшли різницю потенціалів 1 В.

41. Визначити довжину хвилі і частоту випромінювання, маса фотонів якого дорівнює половині маси спокою електрона.

42. Який імпульс фотона, що має енергію 2 Дж?

Рівень «В»

43. Джерело світла, потужність якого 100 Вт, випускає щосекунди 5 фотонів. Обчислити середню довжину хвилі випромінювання.

44. Натреноване око, тривалий час перебуваючи в темряві, може сприймати світло з довжиною хвилі 0,5 мкм, якщо воно має потужність не менше 2,1 Вт. Скільки фотонів потрапляє в цьому випадку в око за 1 с ?

45. Чутливість сітківки ока до жовтого світла ( =0,6 мкм ) становить 3,3 Вт. Скільки фотонів має щосекунди поглинатися сітківкою, щоб створювалося відчуття світла?

46. Скільки фотонів щосекунди випромінює нитка розжарення електричної лампи потужністю 1 Вт, якщо середня довжина хвилі випромінювання 1мкм?

47. Світло якої довжини хвилі випромінює лазер, якщо його середня потужність 1,43 кВт при тривалості імпульсу 4 мс? В імпульсі випромінюється 2 фотонів.

Рівень «С»

48. Червона межа фотоефекту для срібла дорівнює 0,26 мкм. Визначити роботу виходу.

49. Знайти червону межу фотоефекту для калію.

50. Червона межа фотоефекту для натрію 530 нм. Визначити роботу виходу.

51. Визначити червону межу фотоефекту для срібла.

52. Визначити червону межу фотоефекту для платини.

Рівень «Д»

53. Чи виникає фотоефект у цинку під дією світла з довжиною хвилі 0,45 мкм?

54. Чи виникатиме фотоефект в літію при опромінені його світлом з довжиною хвилі 400 нм?

55. Чи виникатиме фотоефект в вольфраму при опромінені його світлом з довжиною хвилі 500 нм?

56. Чи виникатиме фотоефект в платині при опромінені її світлом з довжиною хвилі 300 нм?

57. Чи виникатиме фотоефект в калію при опромінені його світлом з довжиною хвилі 400 нм?

58. Робота виходу електронів з ртуті 4,5 еВ. Чи виникне фотоефект, якщо на поверхню ртуті буде потрапляти видиме випромінювання? ( =0,3 мкм ).

Рівень «В»

59. Яка максимальна швидкість електронів, вирваних з поверхні платини світлом з довжиною хвилі 100 нм?

60. Визначте довжину хвилі світла, яке потрібно спрямувати на поверхню цезію, щоб швидкість фотоелектронів була рівна 2000 км/с? Червона межа фотоефекту для цезію 690 нм.

61. Яку запірну напругу треба подати на фотоелемент, щоб електрони, вирвані ультрафіолетовими променями довжиною хвилі 0,1 мкм з вольфрамової пластини не могли створити струм?

62. Максимальна кінетична енергія електронів, які вилітають з рубідію при його освітлені променями з довжиною хвилі 317 нм, рівна 2,84 Дж. Визначити роботу виходу електронів з рубідію і червону межу фотоефекту.

63. Робота виходу електронів з кадмію 4 еВ. Якою повинна бути довжина хвилі випромінювання, щоб швидкість фотоелектронів була рівна 7,2 м/с.

64. При опромінені срібла ультрафіолетовим світлом з довжиною хвилі 0,1 мкм для повного припинення вильоту фотоелектронів потрібна напруга 7,7 В. Чому дорівнює червона межа фотоефекту для срібла?

65. Для визначення сталої Планка провели дослід. При освітлені фотоелемента фіолетовим світлом частотою 750 ТГц, запірна напруга рівна 2 В, а при освітлені червоним світлом частотою 390 ТГц запірна напруга рівна 0,5 В. Яке значення сталої Планка отримали з досліду?

66. При опромінені деякого металу світлом з довжиною хвилі 0,6 мкм а потім 0,3 мкм виявили, що відповідні максимальні швидкості фотоелектронів відрізняються одна від одної в 2 рази. Визначити червону межу фотоефекту для цього металу.

67. Заряджена негативно цинкова пластинка закріплена на стержні електрометра. Її освітлюють світлом від електричної дуги. Як зміниться час розрядження електрометра, якщо: а) пластинку наблизити до джерела світла; б) затулити непрозорим екраном частину пластини; в) збільшити освітленість; г) поставити світлофільтр, який затримує червону частину спектра; д) поставити світлофільтр, який затримує ультрафіолетову частину спектра?

68. В установці, зображеній на мал.1 катод фотоелемента можна виготовляти з різних матеріалів. На мал.2 подано графіки залежності запірної напруги від частоти опромінюючого світла для двох різних матеріалів катода. Обгрунтуйте лінійність графіка. Який із матеріалів має більшу роботу виходу?

69. Як зміниться кінетична енергія фотоелектронів, якщо збільшити освітленість катода фотоелемента?

70. Як зміниться кінетична енергія фотоелектронів, якщо частота світла, яким опромінюють катод фотоелемента, збільшиться в 2 рази?

71. Як зміниться кінетична енергія фотоелектронів і їх кількість при збільшенні освітленості катода фотоелемента?

72. Чому катод фотоелемента найчастіше покривають калієм або натрієм?

73. На що витрачається енергія фотона під час фотоефекту?

74. Є дві пластини заряджені негативно і позитивно. Яка з них швидше розрядиться при їх опроміненні електричною дугою?

Довідник.

Робота виходу електронів, еВ 1 еВ = 1,6 Дж

Вольфрам 4,5

Калій 2,2

Літій 2,4

Платина 5,3

Срібло 4,3

Цинк 4,2