КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
1. Вычислить энергию фотона, если известно, что в среде с показателем преломления 1,4 его длина волны равна 589 нм.
Ответ: ε = 5.
2. Какой мощностью обладает источник монохроматического света, испускающий
1020 фотонов в секунду? Длина волны испускаемого света составляет 3,3 -10-7 м.
Ответ: Р = 60 Вт.
3. Работа выхода электронов из кадмия равна 4,08 эВ. Определить длину волны света, падающего на поверхность кадмия, если максимальная скорость электронов равна
7,2.105 м/с.
Ответ: = 3,5.10-7 м.
4. Максимальная длина волны света, при которой может наблюдаться фотоэффект на калии, равна 450 нм. Какой будет максимальная скорость фотоэлектронов, выбиваемых из калия светом с длиной волны, равной 300 нм?
Ответ: Vmax = 7.105 м/с.
5. Определите импульс фотонов, вырывающих с поверхности металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов 3 В, если красная граница фотоэффекта равна 6.1014 Гц.
Ответ: р = 29,2.10-28кг м/с.
6. Работа выхода электронов из ртути равна 4,5 эВ. При какой частоте излучения запирающее напряжение окажется равным 3 В?
Ответ: V = 1,8.1015 Гц.
7. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую излучению с частотой 1,6.1015 Гц.
Ответ: 6,6 эВ.
8. На сколько процентов следует уменьшить длину волны фотона, чтобы его энергия увеличилась в 2 раза?
Ответ: на 50%.
9. При переходе электронов с одной орбиты на другую излучаются фотоны с энергией
4,4.10-19 Дж. Определить длину волны этого излучения.
Ответ: 0,45 мкм.
10. Определить длину волны фотона, энергия которого равна кинетической энергии электрона, прошедшего разность потенциалов 3,3 В.
Ответ: 375 нм.
11. Определить частоту излучения, если энергия фотона данного излучения равна 8,25 эВ.
Ответ: 2000 ТГц.
12. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующую излучению с длиной волны 0,495 мкм.
Ответ: 2,5 эВ.
13. Определить длину волны фотона, энергия которого равна 5 эВ.
Ответ: 2475 Å .
14. Определить энергию фотона рентгеновского излучения, длина волны которого равна 3.10-10 м.
Ответ: 4125 эВ.
15. При какой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекулы одноатомного газа равна энергии фотона с длиной волны 6,6.10-6 м? Постоянная Больцмана равна 1,38.10-23 Дж/К.
Ответ: 1449 К.
16. Определить среднюю мощность импульсного лазера, излучающего фотоны с длиной волны 3,3.10-7 м. Число фотонов в импульсе равно 1018. В секунду излучается 100 импульсов.
Ответ: 60 Вт.
17. Пучок лазерного излучения с длиной волны 3,3.10-7 м используется для нагревания 1 кг воды с удельной теплоемкостью 4200 Дж / (кг К). За какое время вода нагреется на 10 °С, если лазер ежесекундно испускает 1020 фотонов и все они поглощаются водой?
Ответ: 700 с.
19. Во сколько раз энергия фотона с длиной волны 500 нм больше энергии фотона с длиной волны 800 нм?
Ответ: в 1,6 раза.
21. Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии фотона видимого света, если длина волны рентгеновского излучения равна 10-10 м, а видимого света – 6.10-7 м?
Ответ: в 6000 раз.
21. Во сколько раз энергия фотона с частотой 210 Гц меньше энергии фотона с частотой
3.1015 Гц?
Ответ: в 1,5 раза.
22. На сколько изменится работа выхода электрона с поверхности металлической пластины, если энергия падающего на пластину фотона увеличится с 4 до 6 эВ?
Ответ: на 0 эВ.
23. Определить в электрон-вольтах энергию фотона, длина волны которого соответствует фиолетовой границе видимого диапазона шкалы электромагнитных волн 0,33 мкм.
Ответ: 3,75 эВ.
24. Во сколько раз масса фотона с длиной волны 10 нм (рентгеновское излучение) меньше массы фотона с длиной волны 0,1 нм (γ-излучение)?
Ответ: в 100 раз.
25. Определить частоту излучения, соответствующую красной границе фотоэффекта для металла, работа выхода которого составляет 4,125 эВ.
Ответ: 1000 ТГц.
26. При какой минимальной энергии фотонов возможен фотоэффект с поверхности цезия? Работа выхода электрона с поверхности цезия равна 1,9 эВ.
Ответ: 1,9 эВ.
27. Длина волны ультрафиолетового света, падающего на металл, уменьшается с 250 до
125 нм. Во сколько раз при этом увеличивается максимальная кинетическая энергия электронов, если работа выхода электронов из металла равна 3,3 эВ?
Ответ: в 4 раза.
28. В результате загрязнения поверхности металла работа выхода электрона из металла увеличилась в 1,21 раза. Во сколько раз нужно уменьшить максимальную длину волны света, способного вызвать фотоэффект с этой поверхности?
Ответ: в 1,21 раза.
29. Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхности металла фотонами с энергией 5,3 эВ.
Ответ: -1,2 В.
30. При освещении металлической пластинки монохроматическим светом задерживающая разность потенциалов равна 1,6 В. Если увеличить часто ту света в 2 раза, задерживающая разность потенциалов будет равна - 5,1 В. Определить в электрон-вольтах работу выхода электрона.
Ответ: 1,9 эВ.
31. На две металлические пластины, работа выхода электронов с поверхности которых равна 3 и 4 эВ соответственно, падают фотоны с энергией 5 эВ. Во сколько раз максимальная скорость электронов, вылетающих из первой пластины, больше скорости электронов, вылетающих из второй?
Ответ: в 1,41 раза.
32. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 3,2 эВ, равна 1,3 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при увеличении частоты падающего света в 2 раза?
Ответ: на 3,2 эВ.
33. Максимальная кинетическая энергия электронов, вырываемых с поверхности цезия под действием фотонов с энергией 2,4 зВ, равна 0,5 эВ. На сколько электрон-вольт увеличится кинетическая энергия электронов при уменьшении длины волны падающего света в 2 раза?
Ответ: на 2,4 эВ.
34. Определить максимальную кинетическую энергию электронов, выбиваемых с поверхности металла фотонами с энергией 4,6 эВ. Работа выхода электронов равна 1,8 эВ.
Ответ: 2,8 эВ.
35. Для некоторого металла фотоэффект начинается при длине волны падающего излучения 2000 Å. При какой длине волны падающего излучения начинается фотоэффект у металла с вдвое большей работой выхода?
Ответ: 1000 Å.
36. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 3,3 -10-7 м. Определить работу выхода электронов.
Ответ: 3,75 эВ.