Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Квантовая оптика




1. С помощью компрессора осторожно накачать в баллон воздух так, чтобы разность уровней жидкости в манометре стала равной 25-30 см. Закрыть клапан насоса, выждать 3-4 минуты, пока температура воздуха в баллоне не сравняется с комнатной (пока движение уровней в манометре не прекратится). По нижнему уровню мениска определить уровни жидкости L1' и L2' в коленах манометра. Занести значения L1', L2' и h' = L1' – L2' в табл. 2.1.

2. С помощью вентиля соединить баллон с атмосферой и держать его открытым до тех пор, пока уровни в манометре не сравняются. При этом вплоть до выравнивания каждый уровень должен двигаться в одну сторону. После этого закрыть вентиль. Воздух в баллоне будет нагреваться до комнатной температуры. Соответственно и давление будет повышаться. Через 3-4 минуты, когда движение уровней в манометре прекратится, записать значения L1", L2" и h"= L1" - L2" в табл. 2.1.

Замечание. При проведении данного эксперимента масса воздуха в баллоне не остается постоянной. Если после накачки (состояние 1) его масса m1, то после открытия крана часть воздуха выходит из баллона (состояние 2), так что масса оставшегося в нем воздуха m2 < m1.

Именно для m2 справедливо все вышесказанное при выводе формулы (2.8). Действительно, в состоянии 1 масса m2 занимает некоторый объем V1 < V (рис.2.3), так как на весь объем баллона V приходится масса m1 > m2.

А в состоянии 2 масса m2 занимает уже весь объем баллона (V2 = V, рис.2.3). Таким образом, для воздуха массой m2 состояния 1 и 2 описываются формулами (2.1) и (2.2) соответственно, а переход 1 → 2 - формулой (2.3).

3. Повторить опыты не менее 10 раз.

Результаты измерений занести в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Номер опыта L1', мм L2', мм h', мм L1", мм L2", мм h", мм γ
. .              

4. По формуле (2.8) рассчитать γ для каждого опыта.

5. Рассчитать среднее значение γ.

6. Ошибку в определении γ рассчитать по формуле:

,

где - коэффициент Стьюдента, n - число измерений, α – коэффициент надежности (принять равным 0,95), Sγ - стандартное отклонение среднего.

7. Сравнить полученное значение γ = γср + ∆γ с теоретическим значением γ для двухатомного газа.

 

Контрольные вопросы

1. Как определяются удельная и молярная теплоемкости? Какова связь между ними? Единицы измерения.

2. От чего зависит теплоемкость газов?

3. Что такое коэффициент Пуассона?

4. Какой процесс называется адиабатным и каким уравнением он описывается?

5. Почему Ср > Сv ?

6. Что такое число степеней свободы молекулы ?

7. Чему равно теоретическое значение коэффициента Пуассона для воздуха?

8. Как и почему меняются температура и давление воздуха в баллоне во время опыта ?

9. Какое влияние оказывает на результат запаздывание при закрытии крана К1?

 

Литература: [1].....[5]

Квантовая оптика

 

2.1. На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Кривая 2 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 1500 К. Какой температуре (в К) соответствует кривая 1?
2.2. На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Кривая 2 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 1450 К. Какой температуре (в К) соответствует кривая 1?
2.3. На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Как изменилась температура абсолютно черного тела, если длина волны, соответствующая максимуму излучения, увеличилась в 4 раза?
2.4. На рисунке представлено распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от длины волны для температуры Т=6000 К. Чему будет равна длина волны (в нм), соответствующая максимуму излучения при увеличении температуры в 2 раза?
2.5. На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при различных температурах. Какой график соответствует наименьшей температуре?
2.6. На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от частоты при различных температурах. Какой график соответствует наименьшей температуре?
         

2.7. На каком рисунке верно представлено распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от частоты излучения для температур Т1 и Т212)?

1) 2)
3) 4)

2.8. На каком рисунке верно представлено распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от частоты излучения для температур Т1 и Т221)?

1) 2)
3) 4)
2.9. При уменьшении температуры площадь фигуры под графиком спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела rν,Т уменьшилась в 16 раз. Чему равно отношение температур ?
         

2.10. При температуре окружающей среды t0=17°С тело излучает в 81 раз больше энергии, чем поглощает. Чему равна температура тела в градусах Цельсия?

2.11. При каком условии кинетическая энергия электронов при внешнем фотоэффекте увеличивается?

1) при увеличении интенсивности светового потока

2) при уменьшении работы выхода электронов металла

3) при увеличении работы выхода электронов металла

4) при уменьшении энергии падающего кванта

2.12. Свет, падающий на металл, вызывает эмиссию электронов из металла. Как изменяется количество выбитых из металла электронов и их кинетическая энергия, если интенсивность света уменьшается, а частота остается неизменной?

1) количество выбитых электронов остаётся неизменным, а их кинетическая энергия увеличивается

2) количество выбитых электронов остаётся неизменным, а их кинетическая энергия уменьшается

3) количество выбитых электронов уменьшается, а их кинетическая энергия остаётся неизменной

4) количество выбитых электронов и их кинетическая энергия увеличиваются

5) количество выбитых электронов увеличивается, а их кинетическая энергия уменьшается

2.13. От чего зависит при внешнем фотоэффекте в металле максимальная скорость вылета фотоэлектронов?

1) величины напряжения, приложенного к фотоэлементу

2) угла падения излучения на поверхность металла

3) интенсивности излучения

4) частоты излучения

2.14. На рисунке приведены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Е - освещенность фотоэлемента, ν - частота падающего на него света. Какие соотношения справедливы для данного случая?

1) ν12, Е1<E2 2) ν12, Е1=E2

3) ν12, Е1=E2 4) ν12, Е1>E2

2.15. На рисунке приведены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Е - освещенность фотоэлемента, ν - частота падающего на него света. Какие соотношения справедливы для данного случая?

1) ν12, Е1<E2 2) ν12, Е1=E2

3) ν12, Е1=E2 4) ν12, Е1>E2

2.16. На рисунке приведены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Е - освещенность фотоэлемента, λ – длина волны падающего на него света. Какие соотношения справедливы для данного случая?

1) λ1 2, Е1>E2 2) λ 1 2, Е1<E2

3) λ 1 2, Е1>E2 4) λ 1 2, Е1<E2

2.17. В опытах по внешнему фотоэффекту изучалась зависимость энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для некоторого материала фотокатода на рисунке исследованная зависимость представлена линией b. Какой прямой будет соответствовать зависимость при замене материала фотокатода на материал с меньшей работой выхода?

1) d, параллельной линии b

2) с, имеющей меньший угол наклона, чем линия b

3) b, т.е. останется той же самой

4) а, параллельной линии b

2.18. На рисунке приведена вольт - амперная характеристика (ВАХ) фотоприемника с внешним фотоэффектом. Какая область на графике этой ВАХ соответствует попаданию всех, вылетевших в результате фотоэмиссии электронов, на анод фотоприемника?

1) область 1 2) область 2

3) область 3 4) область 4

5) область 5

2.19. Катод вакуумного фотоэлемента освещается светом с энергией квантов 10 эВ. Фототок прекращается при подаче на фотоэлемент задерживающего напряжения 4 В. Чему равна работа выхода электронов из катода (в эВ)?

2.20. При освещении металла излучением с длиной волны λ0 фототок прекращается при задерживающем напряжении U0. Если изменить длину волны излучения в 1,5 раза, то задерживающее напряжение увеличится в 2 раза. Работа выхода электронов из металла 4эВ. Чему равно задерживающее напряжение U0в вольтах для излучения с длиной волны λ0?

2.21. На рисунке показаны направления падающего фотона (γ), рассеянного фотона (γ') и электрона отдачи (е). Угол рассеяния 90°. направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол α =30°. Импульс падающего фотона pф. Чему равен импульс электрона отдачи?
2.22. Эффект Комптона наблюдается на почти свободных электронах. На рисунке показаны направления падающего фотона (γ), рассеянного фотона (γ') и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол φ=30°. Как изменится при рассеянии импульс фотона?

2.23. Фотон с длиной волны 4,86 пм рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Комптоновская длина волны для электрона равна 2,43·10-12 м. Чему равно отношение максимально возможной длины волны рассеянного фотона к его первоначальной длине?

2.24. При рассеянии фотона на свободном электроне кинетическая энергия отдачи электрона максимальна. Чему при этом равен угол рассеяния в градусах?

2.25. В явлении Комптона энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния равен 90°. Комптоновская длина волны электрона 2,4·10-12 м. Чему равна длина волны рассеянного фотона в фемтометрах (10-15)?

2.26. На зеркальную поверхность направляют поочередно поток одинаковой интенсивности фиолетовых, зеленых, желтых и красных лучей. Для лучей какого цвета давление света на эту поверхность будет наименьшим?

1) красного 2) желтого

3) фиолетового 4) зеленого

2.27. Как изменится световое давление, если зачерненную пластинку, на которую падает свет, заменить на зеркальную той же площади?

2.28. На зеркальную пластинку падает поток света. Как изменится световое давление, если число фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, увеличить в 2 раза, а зеркальную пластинку заменить черной?

2.29. На черную пластинку падает поток света. Как изменится световое давление, если число фотонов, падающих на единицу площади поверхности в единицу времени, увеличить в 4 раза, а черную пластинку заменить зеркальной?

2.30. Один и тот же световой поток падает нормально на зеркальную и абсолютно черную поверхность. Чему равно отношение давления света на первую и вторую поверхности?

2.31. На зеркальную пластинку падает поток света. Число фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, увеличили в два раза, а зеркальную поверхность заменили черной. Чему равно отношение светового давления к первоначальному?

2.32. Давление света на поверхность, имеющую коэффициент отражения 0,25, составило 0,25мкПа. Чему равна энергетическая освещенность этой поверхности?

2.33. Чему равно давление света (в мкПа) на поверхность, имеющую коэффициент отражения 0,5, при энергетической освещенности 200 ?

2.34. Давление света на поверхность при энергетической освещенности 120 составило 0,5мкПа. Найдите коэффициент отражения этой поверхности в процентах?

2.35. Свет, падая перпендикулярно на абсолютно черную поверхность, оказывает такое же давление, как и на зеркальную. Чему равен угол падения (отсчитывая от нормали) на зеркальную поверхность?

 

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 1264. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия