Ćwiczenia 5-6

1. Wykazać, że niemożliwe jest wywołanie zjawiska fotoelektrycznego przez kwant gamma na swobodnym elektronie. Przyjąć, że początkowo elektron spoczywa, napisać prawo zachowania energii (uwzględniając energię spoczynkową) i pędu.

2. Wykazać, że proces tworzenia par nie jest możliwy w próżni. (Tzn. proces tworzenia par zachodzi w pobliży cząstki, która przejmuje część pędu). Wskazówka: suma wartości pędów powstających cząstek jest większa lub równa od pędu fotonu (nierówność trójkata).

3. Kwant gamma o energii hv wywołuje zjawisko Comptona na swobodnym elektronie. Znaleźć największą możliwą energię rozproszonego elektronu. Jaki jest jego kierunek wzgl. kierunku padającego kwantu ? Jeżeli to zjawisko zachodzi w liczniku scyntylacyjnym, jaka jest wysokość powstającego impulsu ?

4. Liczniki A i B są włączone do układu koincydencyjnego o zdolności rozdzielczej t=3*10-5 s. (tzn. układ daje impuls świadczący o tym, że uzyskał sygnały jednoczesne z dwóch liczników, jeżeli odstęp czasowy między tymi impulsami wynosi mniej niż t). Licznik A zlicza średnio 131 imp/min a licznik B 145 imp/min. Określić liczbę przypadkowych koincydencji w ciągu 1 godziny.

5. Obliczyć prąd płynący w powietrznej komorze jonizacyjnej o objętości 10 cm3 rejestrującej moc dawki ekspozycyjnej równej 10^-3 R/godz.

6. Spróbować zapisać w postaci wektorowej podany na wykładzie wzór na wartość natężenie pola elektrycznego od poruszającego się ładunku (radzę poszukać w literaturze i zinterpretować).

7. Ładunek punktowy q porusza się ruchem harmonicznym w kierunku osi z: z = z_osinωt. W jakiej odległości w kierunku x amplituda natężenia fali elektromagnetycznej, E_y, jest n=100 razy większa od statycznego pola pochodzącego od ładunku q znajdującego się położeniu z=0. Wynik podać w jednostkach długości emitowanej fali elektromagnetycznej.

8. Antena kierunkowa. Dwa ładunki q, znajdujące się na osi x, oddalone od siebie o l/4 λ drgają z częstością ω w kierunku z z różnicą faz π/4. Określić wypadkową amplitudę fali w kierunkach: +x, -x, +y, -y, +z i -z.

9. Natężenie promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi wynosi ok. 1.3 kW/m². Obliczyć średnią wartość natężenia pola elektrycznego i magnetycznego.

10. Znaleźć wyrażenie na częstość fali elektromagnetycznej wysyłanej przez atom wodoru w modelu Thomsona. (Atom wodoru to jednorodnie naładowana dodatnio kula w środku której znajduje się punktowy elektron. Elektron wytrącony z położenia równowagi wykonuje ruch harmoniczny). Przyjąć promień atomu r=5*10^-11 m.

---