Zadania z fizyki

WTiE - studia II stopnia (SUM)

2012/2013

Zestaw 2

Cząstki i fale

1. Masa spoczynkowa elektronu wynosi m₀= 9.1*10^-31kg. Oblicz jego energię spoczynkową - wyraź ją w dżulach i elektronowoltach. Z jaką prędkością powinien poruszać się elektron, aby jego energia kinetyczna była równa energii fotonu o długości fali  = 5200 Å?

Wskazówka: Jeśli energia kinetyczna elektronu jest mniejsza, niż 0.1 jego energii spoczynkowej, to można korzystać z wzorów nierelatywistycznych. Zapamiętaj wartość energii spoczynkowej elektronu w elektronowoltach.

2. Wykaż, że zjawisko fotoelektryczne nie może zachodzić na swobodnych elektronach.

3. W zjawisku Comptona energia padającego fotonu rozdziela się w równych częściach między foton rozproszony i elektron odrzutu. Kąt rozproszenia jest równy π / 2. Oblicz energię i pęd rozproszonego fotonu.

4. Promienie rentgenowskie o długości fali λ = 0.708 Å ulegają rozproszeniu komptonowskiemu na parafinie. Znajdź długość fali promieni rozproszonych w kierunku: a) π / 2, b) π.

5. Jaką długość fali miało promieniowanie rentgenowskie, jeśli przy rozproszeniu komptonowskim tego promieniowania na graficie pod kątem φ=60º długość fali promieniowania rozproszonego wynosiła 2.54თ10^-9 cm?

6. Z jaką prędkością powinien poruszać się elektron, aby jego pęd był równy pędowi fotonu o długości fali  = 5200 Å?

7. Znajdź długość fali de Broglie'a dla elektronu o energii kinetycznej: a) 10 keV, b) 1 MeV

Promieniowanie ciał

8. Znajdź długość i częstotliwość fali światła, odpowiadającej maksimum natężenia promieniowania emitowanego przez ciało doskonale czarne o temperaturze T= 3000 K. Oblicz całkowitą moc emitowanego promieniowania w przeliczeniu na jednostkę powierzchni prostopadłej do kierunku promieniowania.

Zjawisko fotoelektryczne

9. Zjawisko fotoelektryczne rozpoczyna się w pewnym metalu przy granicznej częstości światła padającego ν₀ = 6თ10¹⁴ 1/s. Oblicz pracę wyjścia elektronu z tego metalu. Znajdź częstość światła wybijającego z powierzchni metalu elektrony całkowicie hamowane przez potencjał 3 V.

10. Fotoelektrony wybijane z powierzchni pewnego metalu przez światło o częstotliwości 2,2თ10¹⁵ 1/s są całkowicie hamowane przez potencjał 6,6 V, a fotoelektrony wybijane przez światło o częstotliwości 4,6თ10¹⁵ 1/s - przez potencjał 16,5 V. Wyznacz na tej podstawie stałą Plancka.

Promienie Roentgena

11. Napięcie zasilające lampę rentgenowską wynosi 30 kV. Oblicz maksymalną prędkość elektronów hamowanych na antykatodzie. Znajdź graniczną długość fali ciągłego widma promieniowania emitowanego przez tę lampę.

Stałe fizyczne: m₀= 9.1*10^-31kg, h = 6.63*10^-34J*s, e = 1.6*10^-19 C, c = 3*10⁸ m/s. Stała Wiena: C=
, stała Stefana-Boltzmana σ = 5.67·10-8W/(m2K4)

---