Сборник задач абитуриенту. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. Разное. Тема 28-7

          

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. Разное. Тема 28-7

28.85. Капля воды массой m = 0,2 мг, попав в луч лазера, поглощает ежесекундно n = 1015 фотонов. На сколько градусов нагреется капля за t = 10 с? Длина волны света λ = 0,75 мкм. св = 4200 Дж/(кг·К).

28.86. Катод вакуумного фотоэлемента освещается лучом лазера, работающего на длине волны λ = 630 нм и дающего мощность излучения P = 4 мВт. Определите величину силы тока насыщения фотоэлемента. Заряд электрона е = 1,6 × 10−19 Кл, скорость света с = 3 × 108 м/с, постоянная Планка h = 6,6 × 10−34 Дж·с.

28.87. Серебряная пластинка (А = 4,7 эВ) освещена монохроматическим излучением с длиной волны λ = 180 нм. Определите максимальный импульс, передаваемый поверхности пластинки при вырывании фотоэлектрона. Масса электрона тe = 9,1 × 10−31 кг, постоянная Планка h = 6,6 × 10−34 Дж·с, скорость света в вакууме с = 3 × 108 м/с.

28.88. Излучение аргонового лазера с длиной волны λ = 500 нм сфокусировано на плоском фотокатоде в пятно диаметром d = 0,1 мм. Работа выхода фотокатода A = 2 эВ. На анод, расположенный на расстоянии L = 30 мм от катода, подано ускоряющее напряжение U = 4 кВ. Найдите диаметр пятна фотоэлектронов на аноде. Анод считайте плоским и расположенным параллельно поверхности катода. Постоянная Планка h = 6,6 × 10−34 Дж·с, скорость света в вакууме с = 3 &time; 108 м/с.

28.89. Плосковыпуклую линзу, лежащую выпуклой стороной на стеклянной пластинке, освещают нормально падающим параллельным пучком света, импульс фотона которого равен импульсу электрона, движущегося со скоростью v = 0,5 км/с. Найдите радиус k-го (k = 2) светлого кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете, если радиус кривизны линзы R = 0,5 м.

28.90. До какого максимального потенциала зарядится цинковый шарик при освещении его светом с длиной волны λ = 0,2 мкм? Работа выхода электронов из цинка 4,0 эВ. Какова будет при этом величина заряда шарика, если его радиус равен R = 4,1 см?

28.91. Капля воды объемом 0,2 мл поглощает за время 1 c количество N = 1018 фотонов монохроматического света длиной волны 0,75 мкм. Найти скорость повышения температуры воды. Считать известными удельную теплоемкость воды, ее плотность, скорость света вакууме и постоянную Планка. Потерями энергии пренебречь.

28.92. Катод K и анод A фотоэлемента представляют собой две пластины площадью S каждая, находящиеся на расстоянии d друг от друга. На расстоянии 2d/3 от катода размещена проволочная сетка С. Между сеткой и катодом подано напряжение Uo (+ на сетку). Какой максимальный заряд может накопиться на аноде, если катод облучить светом частотой $\nu$? Работа выхода материала катода A, постоянная Планка h, заряд электрона е.

28.93. Одна из пластин незаряженного плоского конденсатора освещается рентгеновскими лучами, вырывающими из нее электроны со скоростью v = 106 м/с. Электроны собираются на второй пластине. Через какое время фототок между пластинами прекратится, если с каждого квадратного сантиметра площади вырывается ежесекундно n = 1013 электронов? Расстояние между пластинами d = 10 мм. Массу и заряд электрона считать известными.

28.94. Электромагнитное излучение с длиной волны λ = 0,3 мкм падает на фотоэлемент, находящийся в режиме насыщения. Известно, что при падающем на фотокатод световом потоке P = 1 Вт сила тока насыщения равна I = 4,8 × 10−3 A. Найдите выход фотоэлектронов, т.е. число фотоэлектронов на каждый падающий фотон. Постоянная Планка h = 6,6 × 10−34 Дж·с, скорость света в вакууме с = 3 × 108 м/с.

28.95. С какой скоростью растет толщина покрытия стенки серебром при напылении, если атомы серебра, обладая энергией Е = 10−17 Дж, производят давление на стенку p = 0,1 Па? Атомная масса серебра A = 108, его плотность ρ = 10,5 г/см3

28.96. На плоскую поверхность тонкой плосковыпуклой положительной линзы нанесено абсолютно отражающее покрытие. На выпуклую поверхность этой линзы падает узкий пучок импульсного лазерного излучения с энергией W = 4 Дж и длительностью импульса $\tau$ = 10−8 с. Падающий пучок распространяется параллельно главной оптической оси линзы на расстоянии F/(2·(3)½) от оси (F – фокусное расстояние линзы). Найдите величину средней силы, действующей на линзу со стороны света, если половина энергии лазерного излучения поглощается в линзе. Отражением от поверхности линзы (без покрытия) можно пренебречь. Скорость света в вакууме с = 3 × 108 м/с.

28.97. Определите предельный угол полного внутреннего отражения αo для среды, в которой свет с энергией фотона E = 4,4 × 10−19 Дж имеет длину волны λ = 3 x 10−7 м.