Найти напряжение, под которым должна работать рентгеновская трубка, чтобы наименьшая длина волны излучения равнялась 1,0 нм
Дано: λ=1 нм=1∙10 -9 м, h=6,62∙10 -34 Дж∙с, с=3∙10 8 м/с, е=1,6∙10 -19 Кл.
Решение: По закону сохранения энергии ;
Ответ: U=1241,25 В.
66. Какое из трех типов излучения, альфа, бета или гамма, обладает наибольшей проникающей способностью?
Гамма-излучение (γ-излучение) обладает наибольшей проникающей способностью. (Проходят через слой свинца толщиной 5 см).
67. Какие из представленных ниже выражений правильно отражают суть постулатов Бора?
Внутренняя энергия атомов принимает дискретный ряд значений;
Атомы могут находиться в определенных состояниях, в которых, несмотря на движение электронов, они не испускают электромагнитных волн;
При переходе атомов из одного состояния в другое испускаются или поглощаются электромагнитные волны.
68. Световое давление оказывают:
Электромагнитные световые волны.
69. Какое из приведенных утверждений является правильным:
70. При аннигиляции электрона и позитрона образовалось два одинаковых γ-кванта. Найти их длину волны, пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции.
Дано: h=6,62∙10 -34 Дж∙с, с=3∙10 8 м/с, m=9,1∙10 -31 кг.
; либо 2,4 пм, либо 0,024 Å
71. Гамма-излучение — это поток:γ-квантов либо фотонов.
72. Энергия свободной частицы:
Е= 2 k 2 /(2m)=Рх 2 /(2m)=mv 2 /2
энергия свободной частицы может принимать любые значения, т.е. ее энергетический спектр является непрерывным.
73. О явлении туннелирования частиц можно сказать:
Данное явление является следствием проявления волновых свойств частиц;
Данное явление связано с прохождением частицей с энергией Е потенциального барьера U при U>Е;
Данное явление позволяет объяснить работу туннельного диода и α-распад.
74. Решая стационарное уравнение Шредингера можно определить:
а) энергию состояния частицы, если известны условия (поле), в которых она находится;
б) вероятность локализации частицы с заданными значениями энергии в том или ином месте пространства;
в) возможные значения энергии и волновые функции состояний квантовой системы;
г) возможные значения энергии и пространственное распределение плотности вероятности локализации частиц квантовой системы;
д) определить, как изменяется вероятность нахождения частицы в том или ином месте пространства, если изменяется потенциальное поле.
75. Какая доля радиоактивных атомов распадается через интервал времени, равный двум периодам полураспада?
; , Ответ: 0,75 (75%).
76. Какое из трех типов ядерных излучений, α-, β- или γ-излучение, является электромагнитным излучением?
γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитноеизлучение с чрезвычайно малой длиной волны λ -10 м.
77. С позиции зонной теории низкая электрическая проводимость диэлектриков вызвана тем, что:
при 0 К в зоне проводимости диэлектриков электроны отсутствуют. Ширина запрещенной зоны кристалла порядка нескольких электрон-вольт, то тепловое движение не может перебросить электроны из валентной зоны в зону проводимости и кристалл является диэлектриком, оставаясь им при всех реальных температурах.
78. Сколько нейтронов в ядре элемента ?
79. Тормозное рентгеновское излучение возникает вследствие:
потерь энергии электронами при их торможении в веществе, а его спектр имеет непрерывный характер с резкой коротковолновой границей.
80. По отношению к какой частице позитрон является античастицей?
Электрон (Позитрон называют античастицей электрона. Частица (электрон) и античастица (позитрон) различаются только знаком электрического заряда; остальные их свойства — масса покоя, абсолютная величина заряда, спин (т. е. внутреннее вращение) — в точности совпадают).
81. Принцип Паули утверждает, что:
два электрона, связанные в одном и том же атоме, различаются значениями по крайней мере одного квантового числа.
ни в какой физической системе, в частности в атоме, не может быть двух электронов, состояния которых характеризовались бы одинаковыми значениями четырех квантовых чисел.
дентичные фермионы — тип элементарных частиц, образующих фундаментальную материю — не могут находиться в одном месте в одно и то же время и иметь при этом одинаковую ориентацию.
82. Минимальная длина волны (коротковолновая граница) тормозного рентгеновского излучения зависит от:напряжения.
Коротковолновая граница сплошного рентгеновского спектра тормозного излучения определяется только величиной напряжения на рентгеновской трубке.
83. Какое из приведенных утверждений наиболее правильно отражает соотношение неопределенностей Гейзенберга:
существует ненулевой предел для произведения дисперсий сопряжённых пар физических величин, характеризующих состояние системы
ΔхΔрх h, ΔyΔрy h, ΔzΔрz h называют соотношением неопределенностей Гейзенберга.
Из него следует, что чем точнее определена координата (Δх мало, т.е. узкая щель), тем больше неопределенность в импульсе частицы Δрх h/Δх. Точность определения импульса будет возрастать с увеличением ширины щели Δх и при Δх→¥ не будет наблюдаться дифракционная картина, и поэтому неопределенность импульса Δрх будет такой же, как и до прохождения частицы через щель, т.е. Δрх=0. Но в этом случае не определена координата х частицы, т.е. Δх→¥.
Невозможность одновременно точно определить координату и импульс (скорость) не связана с несовершенством методов измерения или измерительных приборов. Соотношение неопределенности является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.
Соотношения неопределённостей не ограничивают точность измерения величины, если ее коммутирует сам с собой в разные моменты времени. Например, соотношение неопределённостей для свободной частицы не препятствуют точному измерению ее импульса, но не позволяет точно измерить ее координату (это ограничение называется для координаты).
84. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона излучения с длиной волны 5,2∙10 -7 м?
Дано: λ=5,2∙10 -7 м; h=6,62∙10 -34 Дж∙с, m=9,1∙10 -31 кг.
Решение: Импульс электрона импульс фотона
85. О фононах можно сказать:
Это квазичастицы, так как существуют только в веществе;
Число фононов в веществе зависит от температуры и при Т→0, N→0, а при .
86. Радиоактивный натрий , распадаясь, излучает электроны. Ядро какого элемента при этом образуется?
по таблице Мендлеева по порядковому номеру Z=12, определим, что это магний ( ).
87. Для защиты от внешнего γ-излучения:
необходимы свинцовые экраны большой толщины
88. Масса фотонов:
В состоянии покоя равна нулю.
Так как фотон всегда находится в движении, его масса увеличивается при росте частоты света (при уменьшении длины волны света).
Согласно гипотезе световых квантов Эйнштейна, свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названнымифотонами.Энергия фотона Е=hν. Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии :
Фотон — элементарная частица, которая всегда (в любой среде!) движется со скоростью света с и имеет массу покоя, равную нулю. Следовательно, масса фотона отличается от массы таких элементарных частиц, как электрон, протон и нейтрон, которые обладают отличной от нуля массой покоя и могут находиться в состоянии покоя.
89. Энергию фотона можно рассчитать с использованием формул:
либо
90. Рентгеновская трубка работает под напряжением 30 кВ. Какова наименьшая длина волны испускаемого ею излучения?
Дано: U=30 кВ, h=6,62∙10 -34 Дж∙с, с=3∙10 8 м/с, е=1,6∙10 -19 Кл.
Решение: По закону сохранения энергии ;
Ответ: 41,375 пм= 0,41Å
91. Какая частица является вторым продуктом ядерной реакции . Выделяется или поглощается энергия при этом?
из реакции следует, что вторым продуктом является протон (либо водород).
Решение: Определим энергетический выход , , ,т.к. ΔW 6 эВ;
5,0∙10 6 эВ∙1,6∙10 -19 Кл=8∙10 -13 Дж
Ответ: 8∙10 -13 Дж
93. На сколько единиц уменьшается массовое число ядра в процессе альфа-распада?
Так массовое число алфа-частицы ( ) равно четыре, то при альфа-распаде массовое число ядра уменьшается на четыре единицы.
94. Естественное β-излучение представляет собой поток:
Они сильнее отклоняются магнитным полем, чем α-частицы. Их ионизирующая способность гораздо больше (поглощаются слоем алюминия толщиной около 2 мм), чем у α-частиц.
95. Волновые свойства частиц можно обнаружить:
96. Какое из трех типов естественного радиоактивного излучения — α, β или γ — состоит из частиц с положительным зарядом?
Бета-лучи состоят из отрицательно заряженных электронов, альфа-лучи — из положительно заряженных частиц (альфа-частиц, которые, как выяснилось несколько позднее, являются ядрами гелия-4), гамма-лучи аналогичны лучам Рентгена (не имеют заряда), только значительно более жесткие.
97. Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа азота ?
98. Какое из трех типов ядерных излучений, α-, β- или γ-излучение, обладает наименьшей проникающей способностью:
( -лучи представляют собой поток быстро движущихся частиц, заряд которых равен 2|е|, а масса равна массе гелия, т.е. -частица — двукратно ионизированный атом гелия Они вылетают со скоростью м\с , т.е. обладают большой энергией (4—9 МэВ), а также высокой ионизирующей и малой проникающей способностью (поглощаются, например, слоем алюминия, толщиной 0,05 мм).
99. Определите второй продукт ядерной реакции
Определим массовое число А=14+1-14=1, определим зарядовое число Z=7-6=1,
Следовательно, вторым продуктом является протон , либо водород.
100. Длину волны 1-ой линии серии Бальмера для водорода можно рассчитать с помощью записанной ниже формулы (R — постоянная Ридберга):
, где с=3∙10 8 м/с – скорость света.
101. Орбитальное квантовое число может принимать следующие значения:
Орбитальное квантовое число определяет момент импульса электрона, точное значение его энергии и форму орбиталей. Орбитальное квантовое число зависит от главного квантового числа и принимает следующие значения: ℓ = 0, 1, … ,(n – 1), причем каждому значению главного квантового числа n соответствует n значений орбитального квантового числа ℓ. Например, если n = 1, то ℓ принимает только одно значение (ℓ = 0), при n = 2 величина ℓ принимает два значения: 0 и 1 и т. д. Каждому численному значению ℓ соответствует определенная геометрическая форма орбиталей и приписывается буквенное обозначение.
102. В каком из выражений правильно записан закон Стефана-Больцмана:
Энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры (Закон Стефана–Больцмана):
где σ = 5,67∙10 –8 Вт/(м 2 ∙К 4 ) – постоянная Стефана–Больцмана.
Закон Стефана–Больцмана, определяя зависимость Re от температуры, не дает ответа относительно спектрального состава излучения черного тела.
Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:
Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:
где ρ — степень черноты (для всех веществ ρ 0 -мезона, для всех остальных элементарных частиц существуют античастицы.
104. Какой изотоп образуется из 3 Li после одного β-распада и одного α-распада?:
Источник
Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии
Оптическая разность хода D двух интерферирующих волн монохроматического света равна 0,3 l. Определить разность фаз Dj .
Определите число штрихов на 1 мм дифракционной решетки, если углу j = 30 0 соответствует максимум четвертого порядка для монохроматического света с длиной волны l = 0,5мкм.
Интенсивность естественного света, прошедшего через два николя, уменьшилась в 8 раз. Пренебрегая поглощением света, определите угол между главными плоскостями николей.
Определите энергию фотона e с длиной волны l =0,5мкм .
Определите, с какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона, длина волна которого l = 2пм.
Энергетическая светимость черного тела Re=10кВт/м 2 . Определите длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности энергетической светимости этого тела.
Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности цинка (работа выхода А = 4 кэВ), при облучении g — излучением с длиной волны l =2,47 пм .
Калий освещается монохроматическим светом с длиной волны 400нм. Определите наименьшее задерживающее напряжение, при котором фототок прекратится. Работа выхода электронов из калия равна 2,2 эВ.
Источник