Эффект Комптона. Световое давление
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
На черную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу площади поверхности в единицу времени, увеличить в 4 раза, а черную пластинку заменить зеркальной, то световое давление увеличится в _______ раз(-а).
| Ответ: 8 |
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
При наблюдении эффекта Комптона угол рассеяния фотона на покоившемся свободном электроне равен 90°, направление движения электрона отдачи составляет 30° с направлением падающего фотона (см. рис.).
Если импульс рассеянного фотона 2 (МэВ·с)/м, то импульс электрона отдачи (в тех же единицах) равен …
| Ответ: 4 | |
Решение: При рассеянии фотона на свободном электроне выполняются законы сохранения импульса и энергии. По закону сохранения импульса, 
= 
, где – импульс падающего фотона, 
– импульс рассеянного фотона, 
– импульс электрона отдачи.
Из векторной диаграммы импульсов следует, что 
(МэВ·с)/м.
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Фотон с энергией 100 кэВ в результате комптоновского рассеяния на электроне отклонился на угол 90°. Энергия рассеянного фотона равна _____ .
Ответ выразите в кэВ и округлите до целого числа. Учтите, что энергия покоя электрона 511 кэВ.
| Ответ: 84 | |
Решение: Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии определяется по формуле 
, где 
– комптоновская длина волны, 
– угол рассеяния. Энергия фотона 
. Тогда формулу для изменения длины волны можно записать следующим образом: 
или 
. Здесь учтено, что 
, а 
– энергия покоя электрона. Отсюда 
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
При рассеянии фотона на свободном электроне кинетическая энергия отдачи электрона будет максимальной, если угол рассеяния в градусах равен …
| Ответ: 180 | |
Решение: При рассеянии фотона его энергия уменьшается, передается электрону, на котором произошло рассеяние (электрону отдачи). Энергия фотона связана с длиной волны: . Максимальному уменьшению энергии фотона, следовательно, максимальной энергии отдачи соответствует максимальное увеличение длины волны рассеянного фотона: , где 
комптоновская длина волны для электрона. Длина волны рассеянного фотона 
будет максимальной, если угол рассеяния 
.
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
На черную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу площади поверхности в единицу времени, увеличить в 4 раза, а черную пластинку заменить зеркальной, то световое давление увеличится в _______ раз(-а).
| Ответ: 8 |
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Давление 
света на поверхность, имеющую коэффициент отражения 
, составило 
Энергетическая освещенность этой поверхности (в 
) равна …
| Ответ: 60 |
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Параллельный пучок света с длиной волны 
падает на зачерненную поверхность по нормали к ней. Если концентрация фотонов в пучке составляет 
то давление света на поверхность равно _____ . (Ответ выразите в мкПа и округлите до целого числа).
| Ответ: 10 | |
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Солнечный свет падает на зеркальную поверхность по нормали к ней. Если интенсивность солнечного излучения равна 1,37 кВт/м2, то давление света на поверхность равно _____ . (Ответ выразите в мкПа и округлите до целого числа).
| Ответ: 9 | |
Решение: Давление света определяется по формуле 
, где 
энергетическая освещенность поверхности, равная энергии, падающей на единицу площади поверхности в единицу времени; 
скорость света; 
коэффициент отражения. Для зеркальной поверхности 
Тогда давление света 
Фотон с энергией 100 кэВ в результате комптоновского рассеяния на электроне отклонился на угол 90°. Энергия рассеянного фотона равна _____ .
Ответ выразите в кэВ и округлите до целого числа. Учтите, что энергия покоя электрона 511 кэВ.
| Ответ: 84 | |
Решение: Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии определяется по формуле , где – комптоновская длина волны, – угол рассеяния. Энергия фотона . Тогда формулу для изменения длины волны можно записать следующим образом: или . Здесь учтено, что , а – энергия покоя электрона. Отсюда
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
При наблюдении эффекта Комптона угол рассеяния фотона на покоящемся свободном электроне равен 90°, направление движения электрона отдачи составляет 30° с направлением падающего фотона (см. рис.):
При этом фотон теряет _____% своей первоначальной энергии.
(Ответ округлите до целого числа.)
| Ответ: 42 | |
Решение: Доля теряемой фотоном энергии при рассеянии на покоящемся свободном электроне равна 
, где 
– энергия падающего и рассеянного фотона соответственно. Здесь учтено, что энергия фотона равна , где 
– длина волны фотона. Согласно закону сохранения импульса, = , где – импульс падающего фотона, – импульс рассеянного фотона, 
– импульс электрона отдачи:
Из векторной диаграммы импульсов следует, что 
. Импульс фотона определяется соотношением 
. Тогда 
, и искомое отношение равно 
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной волны 
, где комптоновская длина волны для электрона, падает на рассеивающее вещество. При этом отношение длин волн 
излучения, рассеянного под углами 
и 
соответственно, равно …
| Ответ: 2 | |
Решение: Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии определяется по формуле , где – комптоновская длина волны, – угол рассеяния. Тогда 
Следовательно, искомое отношение 
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
На зеркальную поверхность площадью 
по нормали к ней ежесекундно падает 
фотонов. Если при этом световое давление равно 
, то длина волны (в нм) падающего света равна …
| Ответ: 663 | |
Решение: Давление, производимое светом при нормальном падении, определяется по формуле: , где энергетическая освещенность поверхности, равная энергии, падающей на единицу площади поверхности в единицу времени; скорость света; коэффициент отражения. Энергетическая освещенность поверхности 
, где 
– число фотонов, падающих на поверхность площадью 
в единицу времени. Тогда 
Отсюда 
Здесь учтено, что для зеркальной поверхности 
.
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Лазер на рубине излучает в импульсе длительностью 
энергию 
в виде почти параллельного пучка с площадью сечения 
. Если коэффициент отражения поверхности 0,8, давление света на площадку, расположенную перпендикулярно пучку, равно ____ мПа.
| Ответ: 150 | |
Решение: Давление, производимое светом при нормальном падении, определяется по формуле: , где энергетическая освещенность поверхности, равная энергии, падающей на единицу площади поверхности в единицу времени; скорость света; коэффициент отражения. Энергетическая освещенность поверхности равна 
, где 
– энергия излучения в импульсе, 
– длительность импульса, – площадь сечения пучка. Тогда 
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной волны , где комптоновская длина волны для электрона, падает на рассеивающее вещество. При этом отношение длин волн излучения, рассеянного под углами и соответственно, равно …
| Ответ: 2 | |
Решение: Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии определяется по формуле , где – комптоновская длина волны, – угол рассеяния. Тогда
Следовательно, искомое отношение
Тема: Эффект Комптона. Световое давление
Давление света на поверхность, имеющую коэффициент отражения , составило Энергетическая освещенность этой поверхности (в ) равна …
| Ответ: 60 | |
Решение: Применяем формулу для давления света , где энергетическая освещенность поверхности, то есть энергия, падающая на единицу площади поверхности за единицу времени; скорость света; коэффициент отражения. Отсюда энергетическая освещенность поверхности
.