fizy2e1

r

f

Fizyka 2, II połowa.

Pytania po 5 punktów:

1.    Czego doty czy zakaz Pauliego? Przedstaw , jak zakaz Pauliego jest wykorzystany do opisu atomów wieloelektronowych.

2.    Przedstaw- jak można uzasadnić kwantowanie momentu pędu cząstki, która porusza się po okręgu. Jak jest skw antowany moment pędu w trzech wymiarach⁹

3.    Jak można stw ierdzić dośw iadczalnie, że elektrony zachowują się jak fale? Jak wyznaczy ć długość fali opisującej elektron poruszający się ze stalą prędkością?

4.    Które ze stwierdzeń doty czących kwantowego opisu elektronów w atomie są prawdziwe? Popraw błędne stwierdzenia.

j a) Głów na liczba kw antow a n jednoznacznie określa orbitalny moment pędu elektronu.

b) Podpowłoki o liczbie kwantowej /=0 mogą zawierać co najwyżej dwa elektrony, i c) Liczbie kwantowej /=3 odpowiada 5 stanów kwantowych różniący ch się wartością wybranej składowej momentu pędu.

d) Najmniejsza wartość głównej liczby kwantowej n. która może występować z orbitalną liczbą kwantową / jest n=l-\.

5.    Nary suj schemat poziomów energii (zachowując proporcje między energiami kolejny ch i stanów kwantowych) dla znanych Ci układów, który ch energia przyjmuje dyskretne

wartości. Podaj wzory określające zależność energii od odpowiedniej liczby kwantowej.

Zadania po 10 punktów :

6.    Elektron zamknięty w jednowymiarowy m pudle emituje fale elektromagnety czne przy

przejściach między poziomami energii. Największa długość emitowanej fali jest 1=2.0 pm. Oblicz:    a) szerokość pudla;

b)    najmniejszą energię elektronu (poziom podstawowy );

c)    kolejną długość fali. jaką może emitować w zbudzony elektron.

7.    Graniczna długość fali elektromagnetycznej, przy której może zajść efekt fotoelektryczny z pow ierzchni platy ny jest 1^=235 nm. a) Do jakiego zakresu widma elektromagnetycznego należy promieniowanie o tej długości fali?

b)    Oblicz pracę wyjścia elektronu dla platy ny i wyraź ją w eV.

c)    Znajdź maksymalną energię emitow anych elektronów , gdy na platy nę pada fala elektromagnetyczna o długości ź=200 nm.

d)    Jaka jest długość fali de Broglie'a elektronu o energii obliczonej w punkcie (b) ?

8.    W skaningowy m mikroskopie tunelowy m czubek igły znajduje się w odległości

<:/=(>.5 nm od powierzchni metalu Przerwa między powierzchnią metalu a igłą stanowi dla elektronów barierę potencjału o wy sokości 1 =4 oV Oszacuj współczy nnik transmisji / dla elektronów o energii kmetye/nęj K~2 eY laki zmieni się współczy nnik transmisji, gdy igłę zblizum na odległość Y -■().48 nm¹’

Stałe fizyczne: i;/,= V,14n kg. - 1.67* |i) kg. //-6.6Y |0 '¹ Js, c~-3.0- l(>^s nLs. e~ 1.6* 10"¹ C. 1.38-J/K.

Fizyka 2, i połowa. Pytania po 5 punktów:

1.    Na czy m polega dwójłomność niektórych kry ształów? Jak można zaobserwować tę własność?

2.    Opisz zjaw isko. które stanowi podstawę działania światłowodu. Przedstaw bieg promienia św iatła w światłowodzie.

3.    Do czego może służy ć siatka dyfrakcyjna? Jakie parametry siatki dyfrakcyjnej określają jej przydatność do podanego zastosowania?

4.    Obwód szeregowy RLC składa się z cewki o indukcyjności L, kondensatora o pojemności C i potencjometru, którego opór elektry czny R można zmieniać w szerokim zakresie. Kondensator ładujemy do napięcia I ’₀ i zwieramy obwód. Podaj wzory, które określają:

a)    częstotliwość drgań własnych obwodu, jeśli opór R jest bardzo mały ;

b)    częstotliwość drgań tłumionych, gdy zwiększamy wartość oporu R:

c)    wartość oporu Rk- po przekroczeniu której zamiast drgań tłumionych występuje wykładniczy zanik napięcia na kondensatorze.

5.    Zapisz funkcję opisującą falę sinusoidalną poprzeczną biegnącą na strunie. Wyjaśnij różnicę między prędkością fali a prędkością małego odcinka struny i wyraź te dwie prędkości przez wielkości występujące we wzorze opisującym falę. Jak zmienią się te prędkości, gdy energia przenoszona przez falę zwiększy się czterokrotnie?

Zadania po 10 punktów:

6.    Cewka o indukcyjności £=2,0 mH, kondensator o pojemności C=1,0 pF i opornik o oporze R=20 Q są podłączone szeregowo do źródła napięcia zmiennego o częstotliwości j= 5,0 kHz i wartości skutecznej I ;_k=30 V. Oblicz: a) wartość skuteczną natężenia prądu w obwodzie RLC; b) moc rozpraszaną w obwodzie;

c)    przesunięcie fazowe między natężeniem prądu a napięciem zasilającym;

d)    częstotliwość /_R napięcia zmiennego, przy której moc rozpraszana byłaby największa:

e)    wielkości z punktów a), b) i c). gdy częstotliwość napięcia zasilającego jest^.

7.    Reflektor wytwarza wiązkę światła o całkowitej mocy P= 1500 W i przekroju kołowym o średnicy r/=40 cm. a) Jaka jest gęstość energii u w jednostce objętości wiązki światła?

b)    Jaka jest moc promieniow ania na jednostkę pow ierzchni?

c)    Jakie jest średnie natężenie pola elektrycznego E w w iązce?

d)    Jaka jest średnia w artość indukcji magnety cznej B ?

e)    Jaką silą wiązka św iatla działa na zw ierciadło, jeśli światło pada prostopadle na powierzchnię zwierciadła i ulega odbiciu?

8.    Dwie pionowe antom dipolowe nadajnika radiowego pracującego na częstotliwości /=5<) MHz są u mieszczone w odległości c/= l.ó in od siebie na linii północ-południe. Drganie w antenie południowej wyprzedza w fazie o n:2 drganie w antenie północne). Jak zależy natężenie promieniowania / od kąta 0 liczonego od kierunku na północ⁹ W jakim kierunku geograficznym wy stępuje maksimum natężenia promieniowania? Naszkicuj wykres zależności natężenia promieniowania od kąta ćV(na osi poziomej kątć/ na osi pionowej natężenie promieniowania /).