Световые волны. Волновые свойства света.
1. Какой принцип положен в основу вывода закона отражения света?
2. Сформулируйте закон отражения света.
3. Сформулируйте закон преломления света.
4. В чем состоит явление интерференции света?
5. С какой физической характеристикой световых волн связано различие в свете?
6. Какое явление называется дифракцией?
7. Какое явление называется дисперсией света?
8. Что понимают под явлением поляризации света?
9. Какое практическое значение имеют волновые свойства света? Приведите примеры.
· Для подготовки ответов на контрольные вопросы изучите материал раздела: «Механические и электромагнитные колебания и волны»;
· Ознакомьтесь с критериями оценивания устного ответа (смотреть «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №2, раздел «Механика»).
· Найти нужную информацию также возможно с использованием общих сайтов по физике (смотреть «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №2, раздел «Механика»).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению самостоятельной работы №2
Работа с конспектами (подготовка к устному опросу)
Для работы с конспектами по материалу раздела «Механические и электромагнитные колебания и волны», нужно изучить конспекты лекций №8-№12, ознакомиться с требованиями по работе с конспектами, критериями оценивания устного ответа (Смотри раздел «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №3, раздел «Механика»). Подготовиться к устному опросу.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению самостоятельной работы №3
Подготовка к семинару на тему «Современные средства связи»
Подготовка мультимедийных презентаций по теме семинара.
· Для подготовки самостоятельной работы №3, рекомендуется:
· воспользоваться учебным материалом главы 7, параграфа 54-58;
· использовать материалы общих сайтов по физике (Смотри «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №4, раздел «Механика»);
· ознакомиться с критериями оценки презентации; текста работы презентации; доклада (сообщения).
Вопросы к семинару:
1. Развитие современных средств связи в Российской Федерации.
2. Принцип радиосвязи.
3. ИНТЕРНЕТ.
4. Сотовая связь.
5. Другие виды современных средств связи.
Раздел 6. Квантовая физика
| Самостоятельная работа студента | Количество часов |
| 1. Работа с расчетными заданиями | |
| 2. Ответы на контрольные вопросы | |
| 3. Работа с конспектами (подготовка к устному опросу) | |
| 4. Подготовка к семинару по теме «Радиационные излучения и их воздействие на живые организмы» | |
| 5. Подготовка сообщений и докладов по теме семинара. | |
| Всего: 8 часов |
Студент должен уметь:
- формулировать постулаты Бора;
- объяснять сущность опытов Резерфорда; модель и сущность радиоактивности; механизм деления атомных ядер.
- объяснять квантовую природу света; законы фотоэффекта; сущность квантово - волнового дуализма света;
- решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна для фотоэффекта; на расчет энергии связи нуклонов в ядре; с использованием правила смещения Содди; на закон радиоактивного распада; на расчет энергетического выхода в ядерных реакциях; на использование закона сохранения заряда и массового числа в ядерных реакция.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению самостоятельной работы №1
Для решения задач №№ 1 – 59, изучите материал раздела: «Квантовая физика», ознакомьтесь с примерами решения задач 1-6.
Задача 1. Определить красную границу фотоэффекта у хлористого натрия, работа выхода электронов которого равна 4,2 эВ.
| Дано: | Решение: |
| Авых = 4,2эВ=6,72·10-19Дж c = 3·108 м/с h = 6,62·10-34Дж·с Найти: λкр. | Из уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта следует:  , что длинна волны (красная граница), с которой начинается фотоэффект, определяется из условия  ,т.е. т.е.   Ответ: λкрас=295 нм. |
Задача 2. Работа выхода электронов из оксида меди равна 5,15 эВ. Вызовет ли фотоэффект ультрафиолетовое излучение длиной волны 300 нм?
| Дано: | Решение: |
| Авых=5,15эВ=8,24·10-19Дж c = 3·108 м/с h = 6,62·10-34Дж·с λ= 3·10-7м Найти: λкр. | Для решения задачи необходимо найти красную границу фотоэффекта у оксида меди:   Фотоэффект не наступит, потому что наибольшая длина волны, при которой еще существует фотоэффект, λкрас=241 нм, а данное ультрафиолетовое излучение имеет длину волны 300 нм, т.е. больше длины волны красной границы фотоэффекта. Ответ: фотоэффект не наступит, т. к. данная длина волны (300 нм) больше λкрас=241 нм. |
Задача 3. Красная граница фотоэффекта у цезия равна 653 нм. Определить скорость вылета фотоэлектронов при облучении цезия светом с длиной волны 500 нм. Масса электрона 9,1·10-31кг.
| Дано: | Решение: |
| m=9,91·10-31кг c = 3·108 м/с h = 6,62·10-34Дж·с λкрас= 6,53·10-7м λ= 5·10-7м Найти: υ. | Запишем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:  Отсюда найдем:   Ответ: υ = 450 км/с |
Задача 4. Определить энергию связи (в МэВ) ядра изотопа лития-7, если известны массы протона, нейтрона и ядра: mp= 1, 00814 а.е.м.; mn= 1,00899 а.е.м.; mя= 7,01823 а.е.м.
| Дано: | Решение: |
| Ядро лития: Z=3, A=7 mp= 1, 00814 а.е.м.; mn= 1,00899 а.е.м.; mя= 7,01823 а.е.м. Найти: Есв ядра лития. | Энергия связи ядра:  где ∆m – дефект массы ядра. Выразим энергию в МэВ:     4 МэВ. Ответ: Есв=39,24 МэВ. |
Задача 5. Определить энергетический выход ядерной реакции
если энергия связи у ядер азота- 115,6 МэВ, гелия- 28,3 МэВ, углерода- 92,2 МэВ.
| Дано: | Решение: |
| Есв (ядра азота)=115,6 МэВ Есв (ядра углерода)=92,2 МэВ Есв(ядра гелия)=28,3 МэВ Найти: ∆Е. | Освобождающаяся при ядерных реакциях энергия равна разности между суммарной энергией связи образовавшихся ядер и суммарной энергии связи исходных ядер:   Ответ: ∆Е=4,9 МэВ. |
Задача 6. Определить период полу распада радиоактивного стронция, если за один год на каждую тысячу атомов распадается в среднем 24,75 атома.
| Дано: | Решение: |
| N0=1000 ∆N=24,75 t=1 год Найти: T1|2. | Применяя формулу радиоактивного распада, получим:   24,75=1000  года. Применяя приближенную формулу для определения числа рыпавшихся атомов, получим:   Ответ: Т1\2. |
ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ № 1
1. Какой частоты свет следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов бала равна 3000 км/с? Работа выходов электронов из платины 8,48·10-18 Дж.
2. Найдите скорость фотоэлектронов, вылетевших из цинка, при освещении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 300 нм, если работа выхода электрона из цинка равна 6,4·10-19 Дж.
3. Какова наименьшая частота света, при которой ещё наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3·10-19 Дж?
4. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового света, падающего на поверхность цинка, если скорость вылетающих фотоэлектронов составляла 1000 км/с? Работа выхода электронов из цинка 6,4·10-19 Дж?
5. Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм? Работа выхода электрона из натрия 4·10-19 Дж.
6. Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10-19 Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2,88·10-19 Дж?
7. Найдите массу фотона видимого света (λ=5·10-7 м).
8. Определите импульс фотонов рентгеновских лучей (λ =4·10-7 м).
9. Какова масса фотона, если его энергия равна 2,76 ·10-19 Дж?
10. На сколько энергия фотона синего света (λ1=480 нм) больше, чем красного (λ2=670 нм) ? Почему при печатании фотографии используют красный свет?
11. Работа выхода электрона для серебра 7,7·10-19 Дж. Возникает ли фотоэффект, если на поверхность серебра будет падать видимый свет?
12. Определите красную границу фотоэффекта для калия, если работа выхода электрона равна 3,2·10-19 Дж.
13. Красная граница фотоэффекта для цезия равна 650 нм. Определите работу выхода электрона.
14. Произойдет ли фотоэффект, если на поверхность вольфрамовой пластины падает синий свет (λ = 480 нм )? Работа выхода электрона для вольфрама равна 7,2·10-19Дж.
15. Достаточна ли энергия фотона ультрафиолетового излучения (ν = 8·1014с-1), чтобы вырвать электрон из молибдена? Работа выхода для молибдена равна 7,0·10-19 Дж.
16. Определите работу выхода электрона из металла, если фотоэффект возникает при частоте излучения 5,8·1014 Гц.
17. Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (λ = 0,75 мкм) и наиболее коротким (λ = 0,4 мкм) волнам видимой части спектра.
18. К какому виду следует отнести лучи, энергия фотонов которых равна 24·10-17, 4·10-19, 3·10-23 Дж?
19. Определить длину волны лучей, кванты которых имеют такую же энергию, что и электрон, пролетевший разность потенциалов 4,1 В.
20. Найти длину волны и частоту излучения, масса фотонов которого равна массе покоя электрона. Какого типа это излучение?
21. Каков импульс фотона, энергия которого равна 6·10-19 Дж?
22. Источник света мощностью 100 Вт испускает 5·1020 фотонов за 1 с. Найти среднюю длину волны излучения.
23. Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для серебра равна 0,29 мкм. Определить работу выхода.
24. Определить красную границу фотоэффекта для калия.
25. Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего длину волны 0,45мкм?
26. Какова масса протона, летящего со скоростью 2,4·108 м/с? Массу покоя протона считать равной 1 а. е. м. .
27. На сколько увеличится масса а - частицы при увеличении ее скорости от 0 до 0,9 с? Полагать массу покоя а- частицы равной 4 а. е. м.
28. С какой скоростью должен лететь протон (m 0 = 1 а. е. м.), чтобы его масса равнялась массе покоя а- частицы
( m0 = 4 а. е. м.)?
29. Во сколько раз увеличится масса протонов, если на Серпуховском ускорителе Института физики высоких энергий они приобретают энергию 76 ГэВ?
30. Найти кинетическую энергию электрона (в МэВ), движущегося со скоростью 0,6 м/с.
31. Длина линейки, неподвижной относительно земного наблюдателя, 2 м. Какова длина этой же линейки, движущейся относительно его со скоростью, равной 0,5 скорости света? Скорость света принять равной 3·108 м/с.
32. Во сколько раз замедляется ход времени (по часам "неподвижного" наблюдателя) при скорости движения 27000 км/с? Скорость света принять равной 3·108 м/с.
33. С какой скоростью должен двигаться космический корабль, чтобы пройденный путь при измерении с Земли оказался вдвое короче? Скорость света принять равной 3·108 м/с.
34. Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся относительно Земли со скоростью, равной 0,4 скорости света, за 25 земных лет? Скорость света принять равной 3·108 м/с.
35. С какой скоростью относительно Земли должен двигаться космический корабль, чтобы его продольные размеры для земного наблюдателя были в 2 раза меньше истинных? Скорость света принять равной 3·108 м/с.
36. С какой скоростью должен двигаться космический корабль относительно Земли, чтобы часы на нем шли в 4 раза медленнее, чем на Земле? Скорость света принять равной 3• 108 м/с.
37. Ядро тория превратилось в ядро радия. Какую частицу выбросило ядро тория? Напишите реакцию.
38. Пользуясь законом взаимосвязи массы и энергии, вычислите энергию связи между нуклонами в ядре гелия - 
.
39. При бомбардировке нейтронами атома азота испускается протон. В ядро какого изотопа превращается ядро азота? Напишите реакцию.
40. Вычислите энергию связи ядра лития -
.
41. Ядро какого элемента получается при взаимодействии нейтрона с протоном (сопровождающимся выделением γ кванта)?
42. Вычислите энергию связи ядра урана - 
.
43. При взаимодействии атома дейтерия с ядром бериллия испускается нейтрон. Напишите ядерную реакцию
44. Вычислите энергию связи ядра алюминия
.
45. Допишите реакцию:
.
46. Вычислите энергию связи ядра дейтерия-
.
47. При бомбардировке нейтронами атомами алюминия испускается α- частица. В ядро какого изотопа превращается ядро алюминия?
48. Вычислите дефект массы ядра кислорода-
.
49. При бомбардировке азота α- частицами возникают протоны. Запишите эту реакцию.
50. При бомбардировке лития протонами получается гелий. Запишите эту реакцию.
51. При попадании α- частиц в ядра бериллия появляются нейтроны. Запишите эту реакцию.
52. Напишите реакцию, при которой изотоп тория, ядро которого претерпевает три последовательных а- распада, превращается в полоний.
53. Какая частица бомбардировала ядра в следующих реакциях:
.
54. Допишите ядерные реакции:
.
55. При объединении двух ядер водорода образуется ядро атома гелия. Почему эта реакция сопровождается выделением энергии?
56. Быстро летящий протон проникает в ядро. Как изменяется при этом энергия связи ядра?
57. Удельная энергия связи ядер дейтерия около 1 МэВ, ядер гелия 7 МэВ. Выделяется ли энергия при образовании ядер гелия из ядер дейтерия?
58. При бомбардировке азота α- частицами и испускании протонов энергетический баланс равен-1,2 МэВ на одно ядерное превращение. Что это значит?
59. Реакция расщепления ядра атома лития на две α - частицы имеет положительный энергетический баланс, равный 16,2 МэВ. Не противоречит ли это закону сохранения энергии? массы вещества?
Таблица №3
| № задания | Варианты заданий | |||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | |||||||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | |||||||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | |||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | |||||||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
| | + | + | + | + | + | &n |