Квантовая физика

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой $E_n=-\frac{13{,}6}{n^2}$ эВ, где n = 1, 2, 3, … . При переходе атома из состояния Е2 в состояние Е1 атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, λкр = 300 нм. Чему равна максимально возможная кинетическая энергия фотоэлектрона?

В вакууме находятся два кальциевых электрода, к которым подключён конденсатор ёмкостью 4000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок между электродами, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд $5{,}5\cdot 10^{-9}$ Кл. «Красная граница» фотоэффекта для кальция $\lambda_0=450$ нм. Определите частоту световой волны, освещающей катод. Ёмкостью системы электродов пренебречь.

При увеличении в 2 раза частоты света, падающего на поверхность металла, задерживающее напряжение для фотоэлектронов увеличилось в 3 раза. Первоначальная частота падающего света была равна 0,75 $\cdot$ 1015 Гц. Какова длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для этого металла?

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX под действием света с катода фотоэлемента, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть частота падающего света ν, чтобы в момент попадания самых быстрых электронов в область полей действующая на них сила была направлена против оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, напряжённость электрического поля 3 $\cdot$ 102 В/м, индукция магнитного поля 10−3 Тл.

Кванты света с длиной волны 660 нм вырывают с поверхности металла фотоэлектроны, которые описывают в однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл окружности максимальным радиусом 2 мм. Определите работу выхода электрона из металла.

Пациенту ввели внутривенно дозу раствора, содержащего изотоп $1124$ Na. Активность 1 см3 этого раствора а0 = 2000 распадов в секунду. Период полураспада изотопа $1124$ Na равен T = 15,3 ч. Через t = 3 ч 50 мин активность 1 см3 крови пациента стала а = 0,28 распадов в секунду. Каков объём введённого раствора, если общий объём крови пациента V = 6 л? Переходом ядер изотопа $1124$ Na из крови в другие ткани организма пренебречь.

Покоящийся атом излучает фотон с энергией 16,32·10 $-$ 19 Дж в результате перехода электрона из возбуждённого состояния в основное. Атом в результате отдачи начинает двигаться поступательно в противоположном направлении с кинетической энергией 8,81·10 $-$ 27 Дж. Найдите массу атома. Скорость атома считать малой по сравнению со скоростью света.

[рис.] Электроны, вылетевшие в положительном направлении оси OX с катода фотоэлемента под действием света, попадают в электрическое и магнитное поля (см. рисунок). Какой должна быть напряжённость электрического поля Е, чтобы самые быстрые электроны отклонялись в положительном направлении оси OY? Работа выхода для вещества катода 2,39 эВ, частота света 6,4·1014 Гц, индукция магнитного поля 10 $-$ 3 Тл.

Фотокатод с работой выхода 4,42 $\cdot$ 10 $-$ 19 Дж освещается монохроматическим светом. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 4 $\cdot$ 10 $-$ 4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям. Максимальный радиус такой окружности 10 мм. Какова частота ν падающего света?

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой $E_n=-\frac{13{,}6}{n^2}$ эВ, где n = 1, 2, 3, … . При переходе атома из состояния Е2 в состояние Е1 атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, этот фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, νкр = 6 $\cdot$ 1014 Гц. Чему равен максимально возможный импульс фотоэлектрона?

Вольфрамовую пластину облучают светом с длиной волны 200 нм. Каков максимальный импульс вылетающих из пластины электронов, если работа выхода электронов из вольфрама равна 4,54 эВ?

Фотоэлектроны, выбитые монохроматическим светом частоты ν = 6,7·1014 Гц из металла с работой выхода Авых = 1,89 эВ, попадают в однородное электрическое поле Е = 100 В/м. Каков тормозной путь для тех электронов, чья скорость максимальна и направлена вдоль линий напряжённости поля?

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой $E_n=-\frac{13{,}6}{n^2}$ эВ, где n = 1, 2, 3, … При переходе из состояния Е2 в состояние Е1 атом испускает фотон. Поток таких фотонов падает на поверхность фотокатода. Запирающее напряжение для фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, Uзап = 6,1 В. Какова частота света νкр, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода?

Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой: $E_n=-\frac{13{,}6эВ}{n^2}$ , n = 1, 2, 3, ... . При переходах с верхних уровней энергии на нижние атом излучает фотон. Переходы с верхних уровней на уровень c n = 1 образуют серию Лаймана, на уровень c n = 2 – серию Бальмера и т. д. Найдите отношение γ максимальной длины волны фотона в серии Бальмера к максимальной длине волны фотона в серии Лаймана.

В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение s, полагая газ идеальным.

Электрон, имеющий импульс p = 2·10–24 кг·м/с, сталкивается с покоящимся протоном, образуя атом водорода в состоянии с энергией En (n = 2). В процессе образования атома излучается фотон. Найдите частоту ν этого фотона, пренебрегая кинетической энергией атома. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой $E_n=-\frac{13{,}6}{n^2}$ эВ, где n = 1, 2, 3, … .

Металлическую пластину освещают монохроматическим светом с длиной волны $\lambda=531$ нм. Каков максимальный импульс фотоэлектронов, если работа выхода электронов из данного металла $A_{вых}=1{,}73\cdot 10^{-19}$ Дж?

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о некоторых ярких звёздах. Название звезды | Температура поверхности, К | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Название созвездия Альдебаран | 3600 | 5,0 | 45 | Телец Меропа | 14 000 | 4,5 | 4 | Телец Антарес А | 3400 | 12,5 | 5 | Скорпион ан-Ният | 30 700 | 15 | 5 | Скорпион Мирфак | 6600 | 11 | 56 | Персей Алголь А | 12 000 | 3,6 | 2,3 | Персей Ригель | 11 200 | 40 | 138 | Орион Бетельгейзе | 3100 | 20 | 900 | Орион Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

Рассмотрите таблицу, в которой указаны характеристики планет Солнечной системы. Название планеты | Среднее расстояние от Солнца, а.е. | Диаметр в районе экватора, км | Период обращения вокруг Солнца | Вторая космическая скорость, км/с Меркурий | 0,39 | 4879 | 87,97 суток | 4,25 Венера | 0,72 | 12 104 | 224,7 суток | 10,36 Земля | 1,00 | 12 756 | 365,3 суток | 11,18 Марс | 1,52 | 6794 | 687 суток | 5,02 Юпитер | 5,20 | 142 984 | 11 лет 315 суток | 59,54 Сатурн | 9,58 | 120 536 | 29 лет 168 суток | 35,49 Уран | 19,19 | 51 118 | 84 года 5 суток | 21,29 Нептун | 30,02 | 49 528 | 164 года 290 суток | 23,71 Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

В установке по наблюдению фотоэффекта свет от точечного источника S, пройдя через собирающую линзу, падает на фотокатод параллельным пучком. В схему внесли изменение: на место первоначальной линзы поставили другую того же диаметра, но с бóльшим фокусным расстоянием. Источник света переместили вдоль главной оптической оси линзы так, что на фотокатод свет снова стал падать параллельным пучком. Как изменился при этом (уменьшился или увеличился) фототок насыщения? Объясните, почему изменяется фототок насыщения, и укажите, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. [рис.]

На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга $-$ Рессела. [рис.] Выберите два верных утверждения о звёздах.

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах. Наименование звезды | Температура поверхности, К | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Название созвездия Альдебаран | 3600 | 5,0 | 45 | Телец Меропа | 14 000 | 4,5 | 4 | Телец Антарес А | 3400 | 12,5 | 5 | Скорпион ан-Ният | 30 700 | 15 | 5 | Скорпион Мирфак | 6600 | 11 | 56 | Персей Алголь А | 12 000 | 3,6 | 2,3 | Персей Ригель | 11 200 | 40 | 138 | Орион Бетельгейзе | 3100 | 20 | 900 | Орион Выберите два верных утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается жёлтым светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис. 1). Зависимость показаний амперметра I от напряжения U между анодом и катодом приведена на рис. 2. Используя законы фотоэффекта и предполагая, что отношение числа фотоэлектронов к числу поглощённых фотонов не зависит от частоты света, объясните, как изменится представленная зависимость I(U), если освещать катод зелёным светом, оставив мощность поглощённого катодом света неизменной. [рис.] | [рис.] Рис. 1 | Рис. 2

На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга $-$ Рессела. [рис.] Выберите два правильных утверждения о звёздах.

На рисунке представлена диаграмма Герцшпрунга $-$ Рессела. [рис.] Выберите два верных утверждения о звёздах, используя данные диаграммы.

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах. Наименование звезды | Температура поверхности, К | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Средняя плотность по отношению к плотности воды Альдебаран | 3600 | 5,0 | 45 | 7,7 · 10 $-$ 5 ε Возничего В | 11 000 | 10,2 | 3,5 | 0,33 Капелла | 5200 | 3,3 | 23 | 4 · 10 $-$ 4 Ригель | 11 200 | 40 | 138 | 2 · 10 $-$ 5 Сириус A | 9250 | 2,1 | 2,0 | 0,36 Сириус B | 25 000 | 1 | 0,01 | 1,75 · 106 Солнце | 6000 | 1,0 | 1,0 | 1,4 α Центавра А | 5730 | 1,02 | 1,2 | 0,80 Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о некоторых ярких звёздах. Наименование звезды | Температура поверхности, К | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Название созвездия Альдебаран | 3600 | 5,0 | 45 | Телец Меропа | 14 000 | 4,5 | 4 | Телец Антарес А | 3400 | 12,5 | 5 | Скорпион ан-Ният | 30 700 | 15 | 5 | Скорпион Мирфак | 6600 | 11 | 56 | Персей Алголь А | 12 000 | 3,6 | 2,3 | Персей Ригель | 11 200 | 40 | 138 | Орион Бетельгейзе | 3100 | 20 | 900 | Орион Выберите все верные утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звёздах. Наименование звезды | Температура поверхности, К | Масса (в массах Солнца) | Радиус (в радиусах Солнца) | Созвездие Менкалинан (β Возничего A) | 9350 | 2,7 | 2,4 | Возничий Денеб | 8550 | 21 | 210 | Лебедь Садр | 6500 | 12 | 255 | Лебедь Бетельгейзе | 3100 | 20 | 900 | Орион Ригель | 11 200 | 40 | 138 | Орион Альдебаран | 3500 | 5 | 45 | Телец Эль-Нат | 14 000 | 5 | 4,2 | Телец Выберите все утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Название планеты | Среднее расстояние от Солнца (в а.е.) | Диаметр в районе экватора, км | Наклон оси вращения | Первая космическая скорость, км/с Меркурий | 0,39 | 4879 | 0,6′ | 3,01 Венера | 0,72 | 12 104 | 177°22′ | 7,33 Земля | 1,00 | 12 756 | 23°27′ | 7,91 Марс | 1,52 | 6794 | 25°11′ | 3,55 Юпитер | 5,20 | 142 984 | 3°08′ | 42,1 Сатурн | 9,58 | 120 536 | 26°44′ | 25,1 Уран | 19,19 | 51 118 | 97°46′ | 15,1 Нептун | 30,02 | 49 528 | 28°19′ | 16,8 Выберите все верные утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Название планеты | Диаметр в районе экватора, км | Период обращения вокруг Солнца | Период вращения вокруг оси | Вторая космическая скорость, км/с Меркурий | 4878 | 87,97 суток | 58 суток 15 часов 30 минут | 4,25 Венера | 12 104 | 224,7 суток | 243 суток 0 часов 27 минут | 10,36 Земля | 12 756 | 365,3 суток | 23 часа 56 минут | 11,18 Марс | 6794 | 687 суток | 24 часа 37 минут | 5,02 Юпитер | 142 800 | 11 лет 315 суток | 9 часов 53,8 минут | 59,54 Сатурн | 120 660 | 29 лет 168 суток | 10 часов 38 минут | 35,49 Уран | 51 118 | 84 года 5 суток | 17 часов 12 минут | 21,29 Нептун | 49 528 | 164 года 290 суток | 16 часов 4 минуты | 23,71 Выберите все верные утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.