Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ЕГЭ — физика
Квантовая физика
1.  
i

Фотон с дли­ной волны, со­от­вет­ству­ю­щей крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та, вы­би­ва­ет элек­трон из ме­тал­ли­че­ской пла­стин­ки (ка­то­да), по­ме­щен­ной в сосуд, из ко­то­ро­го от­ка­чан воз­дух. Элек­трон раз­го­ня­ет­ся од­но­род­ным элек­три­че­ским полем на­пря­жен­но­стью Е. Про­ле­тев путь S=5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка м, он при­об­ре­та­ет ско­рость  v =3 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка м/с. Ка­ко­ва на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля? Ре­ля­ти­вист­ские эф­фек­ты не учи­ты­вать.

2.  
i

Пред­по­ло­жим, что схема ниж­них энер­ге­ти­че­ских уров­ней ато­мов не­ко­е­го эле­мен­та имеет вид, по­ка­зан­ный на ри­сун­ке, и атомы на­хо­дят­ся в со­сто­я­нии с энер­ги­ей E в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка . Элек­трон, столк­нув­шись с одним из таких по­ко­я­щих­ся ато­мов, в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ния по­лу­чил не­ко­то­рую до­пол­ни­тель­ную энер­гию. Им­пульс элек­тро­на после столк­но­ве­ния с ато­мом ока­зал­ся рав­ным 1,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 24 пра­вая круг­лая скоб­ка кг умно­жить на м/с. Опре­де­ли­те ки­не­ти­че­скую энер­гию элек­тро­на до столк­но­ве­ния. Воз­мож­но­стью ис­пус­ка­ния света ато­мом при столк­но­ве­нии с элек­тро­ном пре­не­бречь. Эф­фек­том от­да­чи пре­не­бречь. Ответ дайте в джо­у­лях, округ­лив до де­ся­тых число, умно­жен­ное на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 19 пра­вая круг­лая скоб­ка .

3.  
i

На ри­сун­ке изоб­ра­же­ны энер­ге­ти­че­ские уров­ни атома и ука­за­ны длины волн фо­то­нов, из­лу­ча­е­мых и по­гло­ща­е­мых при пе­ре­хо­дах с од­но­го уров­ня на дру­гой. Ка­ко­ва длина волны фо­то­нов, из­лу­ча­е­мых при пе­ре­хо­де с уров­ня E_4 на уро­вень E_1 если \lambda_13=400нм, \lambda_24=500нм, \lambda_32=600нм?

4.  
i

Об­ра­зец, со­дер­жа­щий радий, за 1 с ис­пус­ка­ет 3,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 10 пра­вая круг­лая скоб­ка  альфа -ча­стиц. За 1 ч вы­де­ля­ет­ся энер­гия 100 Дж. Каков сред­ний им­пульс  альфа -ча­стиц? Масса  альфа -ча­сти­цы равна 6,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 27 пра­вая круг­лая скоб­ка кг. Энер­ги­ей от­да­чи ядер,  гамма -из­лу­че­ни­ем и ре­ля­ти­вист­ски­ми эф­фек­та­ми пре­не­бречь.

5.  
i

Ис­точ­ник в мо­но­хро­ма­ти­че­ском пучке па­рал­лель­ных лучей за время \Delta t=8 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 4 пра­вая круг­лая скоб­ка c из­лу­ча­ет N=5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 14 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов. Лучи па­да­ют по нор­ма­ли на пло­щад­ку S=0,7см в квад­ра­те и со­зда­ют дав­ле­ние P=1,5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка Па . При этом 40\% фо­то­нов от­ра­жа­ет­ся, а 60\% по­гло­ща­ет­ся. Опре­де­ли­те длину волны из­лу­че­ния.

6.  
i

Школь­ник на уроке фи­зи­ки по­лу­чил во­гну­тое по­лу­сфе­ри­че­ское зер­ка­ло ра­ди­у­сом R и ла­зер­ную указ­ку, да­ю­щую узкий па­рал­лель­ный пучок света с дли­ной волны \lambda =660 нм. Он пу­стил луч света от указ­ки па­рал­лель­но глав­ной оп­ти­че­ской оси зер­ка­ла OO' на рас­сто­я­нии х от нее (см. рис.). Затем школь­ник так по­до­брал рас­сто­я­ние х, что луч, от­ра­зив­шись от зер­ка­ла один раз, от­кло­нил­ся от оси OO' на мак­си­маль­ный угол \varphi и вышел за пре­де­лы зер­ка­ла. Чему при таком от­ра­же­нии равен мо­дуль из­ме­не­ния им­пуль­са каж­до­го фо­то­на ла­зер­но­го луча?

7.  
i

Наше Солн­це те­ря­ет за счет из­лу­че­ния света массу, при­мер­но рав­ную 1, 39  умно­жить на  105 мил­ли­ар­дов тонн в год. Най­ди­те сол­неч­ную по­сто­ян­ную для Марса, то есть сред­нюю энер­гию, по­па­да­ю­щую за 1 се­кун­ду на 1м2 по­верх­но­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной на­прав­ле­нию сол­неч­ных лучей, около Марса вне его ат­мо­сфе­ры. Из­вест­но, что сред­ний ра­ди­ус ор­би­ты Марса в 1,52 раза боль­ше сред­не­го ра­ди­у­са ор­би­ты Земли, ко­то­рый со­став­ля­ет около 150 мил­ли­о­нов ки­ло­мет­ров. Ответ вы­ра­зи­те в кВт/м2.

8.  
i

Наше Солн­це те­ря­ет за счет из­лу­че­ния света массу, при­мер­но рав­ную 1, 39  умно­жить на  105 мил­ли­ар­дов тонн в год. Най­ди­те сол­неч­ную по­сто­ян­ную для Ве­не­ры, то есть сред­нюю энер­гию, по­па­да­ю­щую за 1 се­кун­ду на 1м2 по­верх­но­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной на­прав­ле­нию сол­неч­ных лучей, около Ве­не­ры вне ее ат­мо­сфе­ры. Из­вест­но, что сред­ний ра­ди­ус ор­би­ты Ве­не­ры со­став­ля­ет 0,72 от сред­не­го ра­ди­у­са ор­би­ты Земли, ко­то­рый при­мер­но равен 150 мил­ли­о­нам ки­ло­мет­ров. Ответ вы­ра­зи­те в кВт/м2.

9.  
i

То­чеч­ный ис­точ­ник мощ­но­стью Р = 1 мВт из­лу­ча­ет им­пульс­но мо­но­хро­ма­ти­че­ский свет с дли­ной волны \lambda = 600 нм рав­но­мер­но во всех на­прав­ле­ни­ях (такой ис­точ­ник на­зы­ва­ет­ся изо­троп­ным). На каком рас­сто­я­нии r от него кон­цен­тра­ция фо­то­нов (то есть число фо­то­нов в еди­ни­це объ­е­ма) равна n=2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 5 м в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка ? Объем сфе­ри­че­ско­го слоя ра­ди­у­сом r и тол­щи­ной \Delta r равен 4 Пи r в квад­ра­те \Delta r.

10.  
i

Со­глас­но ги­по­те­зе де Брой­ля, все ча­сти­цы об­ла­да­ют вол­но­вы­ми свой­ства­ми.

Длина волны для ча­сти­цы мас­сой m, име­ю­щей ско­рость  v , со­став­ля­ет \lambda = дробь: чис­ли­тель: h, зна­ме­на­тель: m v конец дроби , где h=6,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 34 пра­вая круг­лая скоб­ка Дж умно­жить на с  — по­сто­ян­ная План­ка. Для того, чтобы можно было при­ме­нять мо­дель иде­аль­но­го газа, сред­нее рас­сто­я­ние l между мо­ле­ку­ла­ми газа долж­но быть, в част­но­сти, го­раз­до боль­ше \lambda. При какой тем­пе­ра­ту­ре T для инерт­но­го газа гелия \lambda \approx l, если кон­цен­тра­ция его мо­ле­кул равна n=2,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 25 пра­вая круг­лая скоб­ка м в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка ?

Масса мо­ле­ку­лы гелия равна m=6,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 24 пра­вая круг­лая скоб­ка г.

11.  
i

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том ча­сто­той \nu= 1,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 1 в сте­пе­ни 5 Гц. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 130 В/м, при­чем век­тор на­пря­жен­но­сти \vecE поля на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Из­ме­ре­ния по­ка­за­ли, что на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов равна 15,9 эВ. Опре­де­ли­те ра­бо­ту вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла.

12.  
i

Уров­ни   энер­гии   элек­тро­на   в   атоме    во­до­ро­да   за­да­ют­ся    фор­му­лой

E= минус дробь: чис­ли­тель: 13,6, зна­ме­на­тель: n в квад­ра­те конец дроби эВ, где n = 1, 2, 3, ... . При пе­ре­хо­де атома из со­сто­я­ния E_2 в со­сто­я­ние E_1 атом ис­пус­ка­ет фотон. Попав на по­верх­ность фо­то­ка­то­да, этот фотон вы­би­ва­ет фо­то­элек­трон. Ча­сто­та света, со­от­вет­ству­ю­щая крас­ной гра­ни­це фо­то­эф­фек­та для ма­те­ри­а­ла по­верх­но­сти фо­то­ка­то­да,\nu_к_p = 6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 1 в сте­пе­ни 4 Гц. Чему равен мак­си­маль­но воз­мож­ный им­пульс фо­то­элек­тро­на?

13.  
i

Элек­трон, име­ю­щий им­пульс p = 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни м инус в квад­ра­те в сте­пе­ни 4 кг умно­жить на м/с, стал­ки­ва­ет­ся с по­ко­я­щим­ся про­то­ном, об­ра­зуя атом во­до­ро­да в со­сто­я­нии с энер­ги­ей En (n = 2). В про­цес­се об­ра­зо­ва­ния атома из­лу­ча­ет­ся фотон. Най­ди­те ча­сто­ту \nu этого фо­то­на, пре­не­бре­гая ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей атома. Уров­ни энер­гии элек­тро­на в атоме во­до­ро­да за­да­ют­ся фор­му­лой E_n= минус дробь: чис­ли­тель: 13,6, зна­ме­на­тель: n в квад­ра­те конец дроби эВ, где n=1,2,3,... .

14.  
i

Мощ­ность из­лу­че­ния ла­зер­ной указ­ки с дли­ной волны λ  =  600 нм равна P  =  2 мВт. Опре­де­ли­те число фо­то­нов, из­лу­ча­е­мых указ­кой за 1 с.

15.  
i

Мощ­ность из­лу­че­ния ла­зер­ной указ­ки с дли­ной волны λ  =  500 нм равна P  =  1 мВт. Опре­де­ли­те время, за ко­то­рое ла­зер­ная указ­ка из­лу­ча­ет N  =  5·1015 фо­то­нов.

16.  
i

Число фо­то­нов, из­лу­ча­е­мых ла­зер­ной указ­кой за t  =  5 с, N  =  6·1016. Длина волны из­лу­че­ния указ­ки равна λ  =  600 нм. Опре­де­ли­те мощ­ность P из­лу­че­ния указ­ки.

17.  
i

Число фо­то­нов, из­лу­ча­е­мых ла­зер­ной указ­кой мощ­но­стью P  =  2 мВт за 1 с, равно 4·1015. Опре­де­ли­те длину волны λ из­лу­че­ния ла­зер­ной указ­ки.

18.  
i

Дав­ле­ние света от Солн­ца, ко­то­рый па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на аб­со­лют­но чер­ную по­верх­ность, на ор­би­те Земли со­став­ля­ет около p  =  5·10–6 Па. Оце­ни­те кон­цен­тра­цию n фо­то­нов в сол­неч­ном из­лу­че­нии, счи­тая, что все они имеют длину волны λ  =  500 нм.

19.  
i

Лазер ис­пус­ка­ет све­то­вой им­пульс с энер­ги­ей W  =  3 Дж и дли­тель­но­стью τ = 10 нс. Свет от ла­зе­ра па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на плос­кое зер­ка­ло пло­ща­дью S  =  10 см2. Какое сред­нее дав­ле­ние ока­жет свет на зер­ка­ло?

20.  
i

Два по­кры­тых каль­ци­ем элек­тро­да, один из ко­то­рых за­зем­лен, на­хо­дят­ся в ва­ку­у­ме. Один из элек­тро­дов за­зем­лен. К ним под­клю­чен кон­ден­са­тор ем­ко­стью C1  =  20 000пФ. По­явив­ший­ся в на­ча­ле фо­то­ток при дли­тель­ном осве­ще­нии пре­кра­ща­ет­ся, при этом на кон­ден­са­то­ре воз­ни­ка­ет заряд q  =  2 · 10−8 Кл. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из каль­ция A  =  4,42 · 10−19 Дж. Опре­де­ли­те длину волны света, осве­ща­ю­ще­го катод.

21.  
i

Фо­то­ка­тод, по­кры­тый каль­ци­ем, осве­ща­ет­ся све­том с дли­ной волны λ = 300 нм. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из каль­ция равна Авых = 4,42·10–19 Дж. Вы­ле­тев­шие из ка­то­да элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное маг­нит­ное поле пер­пен­ди­ку­ляр­но ли­ни­ям ин­дук­ции этого поля и дви­жут­ся по окруж­но­сти с мак­си­маль­ным ра­ди­у­сом R = 4 мм. Каков мо­дуль ин­дук­ции маг­нит­но­го поля В?

22.  
i

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том ча­сто­той \nu = 1,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 15 пра­вая круг­лая скоб­ка Гц. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла равна 3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 130 В/м, при­чем век­тор на­пря­жен­но­сти \vecE на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Ка­ко­ва мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны?

23.  
i

Газ неон на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре Т  =  30 К и нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии P  =  105 Па. Оце­ни­те, во сколь­ко раз при этих усло­ви­ях от­ли­ча­ют­ся сред­нее рас­сто­я­ние между ато­ма­ми газа и их длина волны де Брой­ля λ.

24.  
i

Чему равна длина волны крас­ной гра­ни­цы фо­то­эф­фек­та для цезия? Ра­бо­та вы­хо­да для цезия Aвых = 0,29 · 10–18 Дж. Ответ дайте в на­но­мет­рах и округ­ли­те до це­ло­го числа. (По­сто­ян­ную План­ка при­ми­те рав­ной 6,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 34 пра­вая круг­лая скоб­ка Дж умно­жить на с.)

25.  
i

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти фо­то­то­ка из ме­тал­ли­че­ской пла­сти­ны от ве­ли­чи­ны за­пи­ра­ю­ще­го на­пря­же­ния. Длина волны фо­то­нов со­став­ля­ет 500 нм. Чему равна мощ­ность па­да­ю­ще­го из­лу­че­ния, если из­вест­но, что каж­дые 50 фо­то­нов, па­да­ю­щих на ме­тал­ли­че­скую пла­стин­ку, при­во­дят к вы­би­ва­нию од­но­го элек­тро­на.

26.  
i

Для меж­пла­нет­ных по­ле­тов в кос­мо­се пред­ла­га­ют ис­поль­зо­вать «сол­неч­ный парус»  — боль­шое зер­ка­ло, рас­по­ло­жен­ное пер­пен­ди­ку­ляр­но сол­неч­ным лучам. При их от­ра­же­нии от этого зер­ка­ла воз­ни­ка­ет сила в на­прав­ле­нии па­да­ю­щих лучей, ко­то­рая может уско­рять кос­ми­че­ский ко­рабль. Оце­ни­те эту силу F при сле­ду­ю­щих пред­по­ло­же­ни­ях: пло­щадь пол­но­стью от­ра­жа­ю­ще­го свет зер­ка­ла равна S = 1000 м2, а сол­неч­ная по­сто­ян­ная в месте на­хож­де­ния ко­раб­ля с зер­ка­лом C = 1,5 кВт/м2. Сол­неч­ная по­сто­ян­ная  — это энер­гия фо­то­нов, па­да­ю­щих в еди­ни­цу вре­ме­ни на еди­ни­цу пло­ща­ди по­верх­но­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной лучам света от Солн­ца.

27.  
i

В на­сто­я­щее время в ин­тер­нет-⁠ма­га­зи­не можно при­об­ре­сти ла­зер­ную указ­ку с мощ­но­стью све­то­во­го по­то­ка P  =  10 Вт и дли­ной волны \lambda  =  445 нм (синий свет). В ав­то­ном­ном ре­жи­ме (от ак­ку­му­ля­то­ров) этот лазер может ра­бо­тать до двух часов. Какую ско­рость V при­об­ре­тет такая указ­ка мас­сой m  =  160 г в ва­ку­у­ме, в не­ве­со­мо­сти, вдали от дру­гих тел, после не­пре­рыв­но­го из­лу­че­ния в те­че­ние вре­ме­ни t  =  10 мин.?

28.  
i

То­чеч­ный ис­точ­ник мо­но­хро­ма­ти­че­ско­го света мощ­но­стью 200 Вт на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии 5 м от пла­стин­ки пло­ща­дью 10 мм2, на ко­то­рую еже­се­кунд­но па­да­ют 1,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 13 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов. Най­ди­те длину волны из­лу­ча­е­мо­го света. Ис­точ­ник рас­пре­де­ля­ет свет во все сто­ро­ны. Пло­щадь сферы S=4 Пи R в квад­ра­те .

29.  
i

Мо­но­хро­ма­ти­че­ский свет с дли­ной волны λ=0,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка м па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на пла­сти­ну пло­ща­дью S=8мм в квад­ра­те , рас­сто­я­ние до ко­то­рой 6 м. Чему равна мощ­ность ис­точ­ни­ка, если еже­се­кунд­но па­да­ет 16 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 16 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов? Пло­щадь сферы рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле S=4 Пи R в квад­ра­те .

30.  
i

Лазер с дли­ной волны 3,3 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка рас­тап­ли­ва­ет лед мас­сой 1 кг, а затем и на­гре­ва­ет воду до 100 гра­ду­совС. На­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра льда 0 гра­ду­сов. Лазер ис­пус­ка­ет 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 22 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов в се­кун­ду. Сколь­ко вре­ме­ни не­об­хо­ди­мо для этого про­цес­са?

31.  
i

На пла­сти­ну па­да­ет тон­кий пучок света и ока­зы­ва­ет на нее дав­ле­ние P=2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка Па, кон­цен­тра­ция фо­то­нов n=10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 14 пра­вая круг­лая скоб­ка , 80% фо­то­нов по­гло­ща­ют­ся, осталь­ные про­ле­та­ют на­сквозь. Найти ча­сто­ту света.

32.  
i

Одним из экс­пе­ри­мен­тов по про­вер­ке спра­вед­ли­во­сти утвер­жде­ния о том, что ча­сти­цы могут про­яв­лять как кор­пус­ку­ляр­ные, так и вол­но­вые свой­ства (кор­пус­ку­ляр­но-⁠вол­но­вой ду­а­лизм), яв­ля­ет­ся на­блю­де­ние ди­фрак­ции элек­тро­нов на кри­стал­лах. Рас­смот­рим опыт, в ко­то­ром пучок элек­тро­нов с опре­де­лен­ной энер­ги­ей E, по­лу­чен­ной при про­хож­де­нии уско­ря­ю­щей их раз­но­сти по­тен­ци­а­лов U  =  1 кВ, па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на лист гра­фе­на с пе­ри­о­дом ре­шет­ки a0  =  0,246 нм. Под каким углом  \varphi _1 к ис­ход­но­му пучку будет на­блю­дать­ся ди­фрак­ци­он­ный мак­си­мум пер­во­го по­ряд­ка? Гра­фен яв­ля­ет­ся дву­мер­ным (плос­ким) кри­стал­лом.

33.  
i

Одним из экс­пе­ри­мен­тов по про­вер­ке спра­вед­ли­во­сти утвер­жде­ния о том, что ча­сти­цы могут про­яв­лять как кор­пус­ку­ляр­ные, так и вол­но­вые свой­ства (кор­пус­ку­ляр­но-⁠вол­но­вой ду­а­лизм), яв­ля­ет­ся на­блю­де­ние ди­фрак­ции элек­тро­нов на кри­стал­лах. Рас­смот­рим опыт, в ко­то­ром пучок элек­тро­нов с опре­де­лен­ной энер­ги­ей E, по­лу­чен­ной при про­хож­де­нии уско­ря­ю­щей их раз­но­сти по­тен­ци­а­лов U  =  2 кВ, па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на лист гра­фе­на с пе­ри­о­дом ре­шет­ки a0  =  0,246 нм. Под каким углом  \varphi _2 к ис­ход­но­му пучку будет на­блю­дать­ся ди­фрак­ци­он­ный мак­си­мум вто­ро­го по­ряд­ка? Гра­фен яв­ля­ет­ся дву­мер­ным (плос­ким) кри­стал­лом.

34.  
i

Порог чув­стви­тель­но­сти че­ло­ве­че­ско­го глаза к свету со­став­ля­ет при­мер­но 5 фо­то­нов в се­кун­ду при длине волны λ = 600 нм. Сол­неч­ная по­сто­ян­ная для при­мер­но кру­го­вой ор­би­ты Земли ра­ди­у­сом RЗ  =  150 мил­ли­о­нов ки­ло­мет­ров равна СЗ  =  1,36 кВт/м2. Оце­ни­те, с ка­ко­го мак­си­маль­но­го рас­сто­я­ния R че­ло­век еще смо­жет уви­деть Солн­це своим гла­зом, если диа­метр D его зрач­ка может до­сти­гать 8 мм? Ответ дайте в све­то­вых годах. Счи­тай­те, что зна­че­ние С от­но­сит­ся к той же длине волны λ, а пол­ная мощ­ность све­то­вой энер­гии Солн­ца не за­ви­сит от рас­сто­я­ния до него.

Справ­ка: сол­неч­ная по­сто­ян­ная  — ве­ли­чи­на, чис­лен­но рав­ная сум­мар­ной мощ­но­сти сол­неч­но­го из­лу­че­ния, па­да­ю­ще­го на уча­сток по­верх­но­сти пло­ща­дью 1 квад­рат­ный метр пер­пен­ди­ку­ляр­но этому участ­ку. Све­то­вой год  — рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­хо­дит свет в ва­ку­у­ме за один зем­ной год.

35.  
i

Лед мас­сой 200 г при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С об­лу­ча­ют ла­зе­ром с дли­ной из­лу­ча­е­мой волны 600 нм в те­че­ние 1 ч. До какой тем­пе­ра­ту­ры на­гре­ет­ся вода, об­ра­зо­вав­ша­я­ся при плав­ле­нии льда, если лазер из­лу­ча­ет 1020 фо­то­нов за 1 c, и все они по­гло­ща­ют­ся водой?

36.  
i

Из­лу­че­ни­ем ла­зе­ра с дли­ной волны 3,3 · 10−7 м за время 2,5 · 104 с был рас­плав­лен лед мас­сой 1 кг, взя­тый при тем­пе­ра­ту­ре 0 °C, и по­лу­чен­ная вода была на­гре­та на 100 °C. Сколь­ко фо­то­нов из­лу­ча­ет лазер за 1 с? Счи­тать, что 50% из­лу­че­ния по­гло­ща­ет­ся ве­ще­ством.

37.  
i

Элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние с дли­ной волны 3,3 · 10−7 м ис­поль­зу­ет­ся для на­гре­ва­ния воды. Какую массу воды можно на­греть за 70 с на 10 °С, если ис­точ­ник из­лу­ча­ет 2 · 1020 фо­то­нов за 1 с? Счи­тать, что из­лу­че­ние пол­но­стью по­гло­ща­ет­ся водой, а теп­ло­вых по­терь в окру­жа­ю­щую среду нет.

38.  
i

На иде­аль­ное зер­ка­ло пер­пен­ди­ку­ляр­но ему па­да­ют лучи мо­но­хро­ма­ти­че­ско­го света. При их от­ра­же­нии воз­ни­ка­ет сила дав­ле­ния F, дей­ству­ю­щая на зер­ка­ло. Найти F, если мощ­ность па­да­ю­ще­го света Р  =  300 кВт.

39.  
i

Лазер ис­пус­ка­ет све­то­вой им­пульс с энер­ги­ей W  =  12 Дж. Свет от ла­зе­ра па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на плос­кое зер­ка­ло пло­ща­дью S  =  10 см2. Опре­де­ли­те дли­тель­ность им­пуль­са τ, если сред­нее дав­ле­ние света на зер­ка­ло равно p  =  1 кПа.

40.  
i

На плос­кую цин­ко­вую пла­стин­ку (Aвых  =  3,75 эВ) па­да­ет элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние с дли­ной волны 0,3 мкм. Ка­ко­ва на­пря­жен­ность за­дер­жи­ва­ю­ще­го од­но­род­но­го элек­три­че­ско­го поля, век­тор на­пря­жен­но­сти ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ля­рен пла­сти­не, если фо­то­элек­трон может уда­лить­ся от по­верх­но­сти пла­стин­ки на мак­си­маль­ное рас­сто­я­ние d  =  2,5 мм?

41.  
i

Пре­па­рат ак­тив­но­стью 2,4 · 1011 ча­стиц в се­кун­ду по­ме­щен в же­лез­ный кон­тей­нер. За 1,5 часа тем­пе­ра­ту­ра кон­тей­не­ра по­вы­си­лась на 16 °C. Из­вест­но, что дан­ный пре­па­рат ис­пус­ка­ет α-ча­сти­цы энер­ги­ей 5,3 МэВ, при­чем энер­гия всех α-ча­стиц пол­но­стью пе­ре­хо­дит во внут­рен­нюю энер­гию кон­тей­не­ра. Най­ди­те массу кон­тей­не­ра. Теп­ло­ем­ко­стью пре­па­ра­та и теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пре­не­бречь.

42.  
i

Лазер ис­пус­ка­ет све­то­вые им­пуль­сы с энер­ги­ей 0,1 Дж. Ча­сто­та по­вто­ре­ния им­пуль­сов 10 Гц. Через охла­жда­ю­щую си­сте­му ла­зе­ра про­ка­чи­ва­ет­ся вода мас­сой 8,5 кг, ко­то­рая в те­че­ние часа на­гре­лась на 10 °C. Най­ди­те КПД ла­зе­ра, если он опре­де­ля­ет­ся как от­но­ше­ние из­лу­ча­е­мой энер­гии к по­треб­ля­е­мой им.

43.  
i

В ре­зуль­та­те син­те­за  _1 в квад­ра­те H плюс _2 в кубе He = _2 в сте­пе­ни 4 He плюс _1 в сте­пе­ни 1 H об­ра­зу­ет­ся гелий и про­тон. В ре­зуль­та­те дан­ной ре­ак­ции вы­де­ля­ет­ся 18,3 МэВ энер­гии. Масса ядра гелия равна 4 мас­сам про­то­на. Какую ки­не­ти­че­скую энер­гию уно­сит про­тон, если сум­мар­ный им­пульс ис­ход­ных ча­стиц равен нулю, а их ки­не­ти­че­ская энер­гия пре­не­бре­жи­мо мала по срав­не­нию с вы­де­лив­шей­ся?

44.  
i

Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на об­лу­ча­ет­ся све­том ча­сто­той \nu = 1,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 15 пра­вая круг­лая скоб­ка Гц. Ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­нов из дан­но­го ме­тал­ла равна 3,7 эВ. Вы­ле­та­ю­щие из пла­сти­ны фо­то­элек­тро­ны по­па­да­ют в од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 130 В/м, при­чем век­тор на­пря­жен­но­сти \vecE на­прав­лен к пла­сти­не пер­пен­ди­ку­ляр­но ее по­верх­но­сти. Ка­ко­ва мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия фо­то­элек­тро­нов на рас­сто­я­нии 10 см от пла­сти­ны?

45.  
i

Лазер ис­пус­ка­ет све­то­вой им­пульс с энер­ги­ей W  =  12 Дж. Свет от ла­зе­ра па­да­ет пер­пен­ди­ку­ляр­но на плос­кое зер­ка­ло пло­ща­дью S  =  10 см2. Вспыш­ка ла­зе­ра длит­ся 80 нс. Опре­де­ли­те сред­нее дав­ле­ние света на зер­ка­ло.