Енергія, імпульс і маса фотона

5.1. Знайти енергію фотона: 1) ультрафіолетового (l=300 нм); 2) фіолетового (l=380 нм); 3) жовтого (l=560 нм); 4) червоного (l=620 нм) випромінювань. [1)6,63∙10⁻¹⁹ Дж; 2) 5,23∙10⁻¹⁹ Дж; 3) 3,55∙10⁻¹⁹ Дж; 4) 3,2∙10⁻¹⁹ Дж].

5.2. Визначити масу фотона: 1) монохроматичного світла (l=400 нм); 2) рентгенівських променів (l=0,04 нм); 3) гамма-променів (l=0,001 нм). [1) 5,52∙10⁻³⁶ кг; 2) 5,52∙10⁻³² кг; 3) 2,21∙10⁻³⁰ кг].

5.3. Довжина хвилі фіолетового випромінювання l=400 нм. Яку енергію, масу та імпульс має фотон цього випромінювання? [1)4,97∙10⁻¹⁹ Дж; 2) 5,52∙10⁻³⁶ кг; 3) 1,65∙10⁻²⁷ ].

5.4. Чи видно оком випромінювання, фотони якого володіють енергією: 1) 4×10^-19 Дж; 2) 2×10^-20 Дж? [1) λ₁= =0,497 мкм, видно; 2) λ₂=9,94 мкм, не видно].

5.5. Визначити енергію, масу й імпульс фотона, довжина хвилі якого: 1) l₁=600 нм (видима частина спектра); 2) l₂=1 пм (g-випромінювання). [1) 3,32∙10⁻¹⁹ Дж; 3,68∙10⁻³⁶ кг, 1,1∙10⁻²⁷ . 2) 1,99∙10⁻¹³ Дж; 2,21∙10⁻³⁰ кг; 6,62∙10⁻²² ].

5.6. Яку довжину хвилі та яку масу має фотон, імпульс якого дорівнює імпульсу електрона, що має швидкість 8×10⁶ м/с? [91 пм; 2,42∙10⁻³² кг].

5.7. Енергія фотона 1 МеВ. Визначити довжину хвилі, масу й імпульс цього фотона. [1,24∙10⁻¹² м; 1,8∙10⁻³⁰ кг; 5,3∙10⁻²² ].

5.8. Знайдіть довжину хвилі фотона, маса якого дорівнює масі спокою: 1) електрона; 2) протона. [1) 2,42∙10⁻¹² м; 2) 1,32∙10⁻¹⁵ м.]

5.9. Визначити, в скільки разів енергія фотона червоного випромінювання (l=663 нм) більша за середню кінетичну енергію поступального руху молекули азоту при кімнатній температурі (17 ⁰С)? [У 30 разів].

5.10. Ультрафіолетове випромінювання має довжину хвилі 1 нм. При якій температурі середня кінетична енергія молекул кисню дорівнює енергії фотонів цього випромінювання? [5,76∙10⁶ К].

5.11. Знайти кількість фотонів, які випромінюються рівномірно у всі сторони за 1 с точковим джерелом світла з довжиною хвилі 500 нм. Врахувати, що джерело світла споживає потужність 75 Вт, а його ККД дорівнює 0,2 %. [3,8∙10¹⁷ с⁻¹].

5.12. Електрична лампа потужністю 60 Вт випромінює у всі сторони світло, середня довжина хвилі якого дорівнює 550 нм. Знайти число фотонів, що падають за 1 с на поверхню площею 1 м², яка розташована перпендикулярно до променів на відстані 5 м від лампи. Вважати, що вся споживана потужність витрачається на випромінювання. [5,3∙10¹⁷ м⁻²с⁻¹].

5.13. У досліді Юнга відстань між двома щілинами дорівнює 1 мм, а відстань від щілин до екрана − 2 м. Яку енергію мають фотони монохроматичного світла, що створює на екрані інтерференційну картину з відстанню між двома сусідніми смугами, що дорівнює 1 мм? [3,98∙10⁻¹⁹ Дж].

5.14. На щілину шириною 10 мкм падає нормально паралельний пучок монохроматичного світла й створює на екрані дифракційну картину. Знайти енергію й імпульс фотонів світлового потоку, якщо перший мінімум дифракції спостерігається під кутом 3^о13^/. [3,5∙10⁻¹⁹ Дж; 1,18∙10⁻²⁷ ].

5.15. На дифракційну решітку з періодом 5 мкм нормально падає паралельний пучок монохроматичного світла. Яка енергія фотонів цього світла, якщо кути дифракції, що відповідають двом сусіднім максимумам на екрані, відповідно дорівнють φ_к=11^о32^/ та φ_к+1=17^о28^/? [3,98∙10⁻¹⁹ Дж].

5.16. Визначте довжину хвилі фотона, імпульс якого дорівнює імпульсу електрона, що має швидкість 10 Мм/с. [73 пм].

5.17. Визначте число фотонів, які випромінюються за 1 с точковим джерелом світла, що споживає потужність 150 Вт. ККД джерела світла становить 0,2%. Довжина хвилі випромінюваного світла дорівнює 570 нм. [ фотонів].

5.18. Вважаючи, що потужність 60-ти ваттної лампи розсіюється у всі сторони у вигляді випромінювання, і що середня довжина хвилі становить 520 нм, визначте число фотонів, які падають за 1 с на поверхню площею 1 , що знаходиться на відстані 1 м від лампи. Поверхня розташована перпендикулярно до напряму руху променів. [ м⁻²с⁻¹].

5.19. Довжина хвилі рентгенівських променів дорівнює 0,5 нм. Визначте, при якій температурі середня кінетична енергія теплового руху молекул двохатомного газу дорівнюватиме енергії фотонів вищевказаних рентгенівських променів? [ K].

5.20. На щілину шириною 5 мкм падає монохроматичний пучок паралельних світлових променів і створює на екрані дифракційну картину. Під яким кутом на екрані спостерігається перший дифракційний мінімум, якщо енергія фотонів у світловому потоці дорівнює 3,978· Дж? [ ].

5.21. З поверхні Сонця випромінюється фотон з частотою . Як зміниться частота випроміненого фотона на дуже великій відстані від Сонця і яку частку змінена частота фотона буде становити від його частоти в момент випромінювання ()? [ ].

Date: 2015-05-18; view: 7027; Нарушение авторских прав