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∙10⁸ м/с, е=1,6∙10^-19 Кл.

Найти: U.

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∙10⁸ 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= ²k²/(2m)=Р_х²/(2m)=mv²/2

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 U₀ при U₀>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?

Дано: t=T_1/2.

Найти:

Решение:

; , 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^-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 ?

N=A-Z; N=19-9=10;

Ответ: N=10.

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

ΔхΔр_х h, ΔyΔр_y h, ΔzΔр_z 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 Δр_х h/Δх. Точность определения импульса будет возрастать с увеличением ширины щели Δх и при Δх→¥ не будет наблюдаться дифракционная картина, и поэтому неопределенность импульса Δр_х будет такой же, как и до прохождения частицы через щель, т.е. Δр_х=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.

Найти:

Решение: Импульс электрона импульс фотона

Ответ:

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 ().

Ответ: 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), названными фотонами. Энергия фотона Е₀ =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∙10⁸ м/с, е=1,6∙10^-19 Кл.

Найти: λ.

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).

Дано: m_N=14,00307 а.е.м., m_He=4,00149 а.е.м., m_O=16,99913 а.е.м., m_p=1,00728 а.е.м.

Решение: Определим энергетический выход , , ,т.к. ΔW<0, то энергия поглощается.

Ответ: протон, энергия поглощается.

92. 5,0 МэВ в джоулях составляет:

5,0 МэВ=5,0∙10⁶ эВ;

5,0∙10⁶ 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.

Ответ: 4.

94. Естественное β-излучение представляет собой поток:

Быстрых электронов.

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:

Интерференция

Дифракция

Поляризация

96. Какое из трех типов естественного радиоактивного излучения - α, β или γ - состоит из частиц с положительным зарядом?

Ответ: α-лучи

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 ?

Z=7, N=A-Z=15-7=8

Ответ: Z=7, N=8.

98. Какое из трех типов ядерных излучений, α-, β- или γ-излучение, обладает наименьшей проникающей способностью:

α-излучение.

( -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∙10⁸ 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/(м²∙К⁴) – постоянная Стефана–Больцмана.

Закон Стефана–Больцмана, определяя зависимость R_e 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<1, для абсолютно черного тела ρ=1).

103. Для каких из приведенных ниже элементарных частиц не существует античастиц:

Фотона и π⁰-мезона, для всех остальных элементарных частиц существуют античастицы.

104. Какой изотоп образуется из 3 Li после одного β-распада и одного α-распада?:

Ответ: образуется изотоп гелия.