Основные представления об электричестве Плотность тока и закон Ома Примеры решения задач к контрольной работе Электромагнетизм Закон Ома Электромагнитная индукция Магнитное поле в веществе Основы электродинамики

Методика решения задач по физике. Примеры решения задач к контрольной работе

На зачерненную поверхность нормально падает монохроматический свет с длиной волны 0,65 мкм, производя давление 0,5Па, Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности и число фотонов, падающих на площадь 1 в 1 с.

Дано: λ= 0,65м, р = 0,5Па, ρ=0, S=1 , t=1 с.

Найти: , n.

Решение: Давление света при нормальном падении на поверхность с коэффициентом отражения ρ вычисляется по формуле

р = ω(1+ρ) (1) или р =   (1+ρ), (2)

где ω— объемная плотность энергии; — энергетическая освещенность; с — скорость света в вакууме; ρ — коэффициент отра­жения поверхности, в данном случае ρ=0.

Объемная плотность энергии равна произведению концентрации фотонов (числа фотонов в единице объема) на энергию одно­го фотона ε=hν=hc/λ, т. е.

  , (3)

откуда

 . (4)

Определяя объемную плотность энергии из (1) и подставляя в (4), имеем

  (5)

Число фотонов, падающих на площадь 1 за 1 с, численно рав­но отношению энергетической освещенности к энергии одного фо­тона:

  (6)

Энергетическую освещенность определяем из (2) и, подставляя в (6), получаем

  (7)

С учетом (5) выражение (7) примет вид n=nс. Подставляя чис­ловые значения, получаем

  Ответ: , n=.

11. Угол рассеяния фотона с энергией 1,2 МэВ на свободном элек­троне 60°. Найти длину волны рассеянного фотона, энергию и им­пульс электрона отдачи. Кинетической энергией электрона до соу­дарения пренебречь.

Дано: ε=1,2 МэВ = 1,92Дж, Ө = 60°.

Найти: , , .

Решение: Изменение длины волны фотона при комптоновском рас­сеянии равно

  (1)

где   и  — длины волн падающего и рассеянного фотонов; h =
= 6,62Дж·с — постоянная Планка; =9,l1кг — масса покоя электрона; с=3м/с — скорость света вакууме; м — комптоновская длина волны; Ө — угол рассеяния (рис. 16). На рисунке  и  — импульсы падающего и
рассеянного фотонов.

Из формулы (1) находим =+∆λ = +(1—cosӨ). Вы­ражая  через энергию фотона , получаем

  (2)

Энергия электрона отдачи по закону сохранения энергии равна 

Выразим изменение, длины волны через изменение частоты:

.

С учетом (1) можно написать:

  (3)

Умножая выражение (3) на h и учиты­вая, что , получаем

  (4)

где =0,511 МэВ = 0,82Дж — энергия покоя электрона. Зная энергию электрона, найдем

  (5)

Подставляя числовые значения в формулы (2), (4) и (5), по­лучаем:

Ответ: = =


На главную