О фотонах можно сказать, что

Это частица, которая не имеет фиксированных размеров и формы;

Это элементарная частица, масса покоя которой равна нулю;

Квант электромагнитного излучения (поля), проявляющий при определенных условиях свойства частиц;

Квант электромагнитного поля, делокализованный в пространстве, но обнаруживающий локализацию при взаимодействии.

Фотон – порция светового излучения (квант света), обладающая корпускулярно-волновыми свойствами.

Фотон обладает энергий, массой и импульсом. Фотон всегда движется со скоростью света.

Фотоны возникают при переходах атомов, молекул, ионов и атомных ядер из возбужденных энергетических состояний в состояния с меньшей энергией.

21. В одной из ядерных реакций ядро бора-10, поглощая некоторую частицу, распадается на ядро лития-7 и альфа-частицу. Какую частицу поглощает ядро бора?

Составим ядерную реакцию , отсюда А=7+4-10=1, Z=3+2-5=0, по результатам получаем позитрон , .

Ответ: позитрон .

22. Торий может превратиться в свинец в результате последовательной серии радиоактивных распадов, состоящей из:

А=232-208=24, N_α=А/А_α=24/4=6, следовательно количество α-распадов 6. Зарядовое число шести α-распадов Z_α=6∙2=12,

Z=90-82-12=-4, N_β=Z/Z_β=-4/-1=4, следовательно количество β-распадов 4.

, 90=90. 232=208+6∙4+0∙4, 232=232.

Ответ: шесть α-распадов и 4 β-распада.

23. С какой скоростью v должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны λ=520 нм?

Дано: λ=520 нм=5,2∙10^-7 м, m=9,1∙10^-31 кг, с=3∙10⁸ м/с, h=6,62∙10^-34 Дж∙с; W_k=W_ф

Решение: , ,

Ответ: v=9∙10⁵ м/с.

24. Абсолютно черное тело – это тело, которое при любой температуре полностью поглощает весь падающий на него поток излучения, независимо от длины волны.

25. Закон смещения Вина утверждает, что Длина волны, соответствующая максимуму излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре Закон Вина: λмакс = b / Т, b = 0,2898 см · град.

26. При облучении ядер бора-11 протонами получается бериллий-8. Какие еще продукты получаются в этой реакции? Выделяется или поглощается при этом энергия?

Запишем ядерную реакцию , , В этой реакции получается еще гелий , либо α-частица.

Определим энергетический выход ядерной реакции:

Дано: m_B=11,00930 а.е.м., m_p=1,00728 а.е.м., m_Be=8,00531 а.е.м., m_He=4,00149 а.е.м.

, , ,

Ответ: (либо α-частица), ΔW= .

27. Как изменится работа выхода, при увеличении длины волны падающего излучения на катод, в четыре раза?

Не изменится. Т.к. работа выхода зависит от рода вещества (красной границы фотоэффекта).

28. Используя информацию, приведенную на рисунке, определить чему равна энергия фотона с наибольшей длиной волны, поглощаемого атомом водорода находящимся на втором энергетическом уровне?

Решение:

ΔЕ=-0,85-(-3,4)=2,55 (эВ)

29. Какое утверждение является правильным: магнитное квантовое число:

МАГНИТНОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО - квантовое число т, определяющее величину проекции момента количества движения (момента импульса) микрочастицы на. произвольно выбранное направление (ось z): . М. к. ч. принимает целых значений, где l - орбитальное квантовое число. М. к. ч. определяет проекцию магн. момента на направление магн. поля

Магнитное квантовое число (m) характеризует ориентацию в пространстве орбитального момента количества движения электрона или пространственное расположение атомной орбитали. Каждое из 2 l +1 возможных значений магнитного квантового числа определяет проекцию вектора орбитального момента на данное направление (обычно ось z). Проекция орбитального момента импульса на ось z равна Поскольку с орбитальным моментом связан магнитный момент, магнитное квантовое число, в частности, определяет проекцию орбитального магнитного момента водородоподобного атома на направление магнитного поля и служит причиной расщепления спектральных линий атома в магнитном поле

30. При искусственной радиоактивности часто испускаются позитроны. Каково их происхождение?

Жолио-Кюри — Фредерик (1900—1958) и Ирен (1897—1956), — бомбардируя различные ядра a -частицами (1934), обнаружили искусственно-радиоактивные ядра, испытывающие b ^–-распад, а реакции на В, Аl и Mg привели к искусственно-радиоактивным ядрам, претерпевающим b ⁺-распад, или позитронный распад:

(Нобелевская премия 1956 г.) Наличие в этих реакциях позитронов доказано при изучении их треков в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле.

Таким образом, в экспериментах Жолио-Кюри, с одной стороны, открыта искусственная радиоактивность, а с другой — впервые обнаружен позитронный радиоактивный распад.

Энергетический b ⁺-спектр, как и b ^–-спектр, непрерывен. b ⁺-Распад подчиняется следующему правилу смещения:

Процесс b ⁺-распада протекает так, как если бы один из протонов ядра превратился в нейтрон, испустив при этом позитрон и нейтрино:

(263.1)

причем одновременный выброс нейтрино вытекает из тех же соображений, которые излагались при обсуждении b ^–-распада. Так как масса покоя протона меньше, чем у нейтрона, то реакция (263.1) для свободного протона наблюдаться не может. Однако для протона, связанного в ядре благодаря ядерному взаимодействию частиц, эта реакция оказывается энергетически возможной.

Вскоре после опытов К. Андерсена, а также обоснования b ⁺-распада было установлено, что позитроны могут рождаться при взаимодействии g -квантов большой энергии (Е _g > 1,02 МэВ = 2 m_eс ²) с веществом. Этот процесс идет по схеме

31. Максимальное число фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени (фототок насыщения), прямо пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.

32. Определить массу изотопа , если изменение (дефект) массы при образовании ядра составляет 0,2508∙10^-27 кг.

Дано: Δm=0,2508∙10^-27 кг=0,15108 а.е.м. (т.к. 1 а.е.м.= 1,66∙10^-27), m_p=1,00728 а.е.м., m_n=1,00867 а.е.м.

, , либо m_я=2,4∙10^-26кг

Ответ: m_я=2,4∙10^-26кг либо m_я=14,969 а.е.м.

33. Во сколько раз меньше нейтронов содержит ядро атома азота с массовым и зарядовым числами 14 и 7, чем ядро цинка с массовым и зарядовым числами 65 и 30?

Число нейтронов азота N₁=14-7=7, число нейтронов цинка N₂=65-30=35, N₂/ N₁=35/7=5,

Ответ: в 5 раз.

34. Определить период полураспада радиоактивного изотопа, если 5/8 начального количества ядер этого изотопа распалась за время t = 849 c.

Дано: , t = 849 c.

Решение: