3.На какой угол рассеялся гамма-квант с энергией 0.8 МэВ в резуль­тате столкновения с покоившимся электроном, если известно, что скоросгь электрона отдачи составляет 0.6с? (с - скорость света).

 

Билет 26

а). Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и правило смещения Вина для теплового излучения. Каков физический смысл энергетиче­ской светимости черного тела?

Закон Стефана-Больцмана устанавливает зависимость энергетической светимости от

температуры. Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна

, т.е. , где -

постоянная Стефана-Больцмана.

 Правило смещения Вина: , где - постоянная Вина.

Экспериментальное значение постоянной Вина равно:

Поток энергии, испускаемый единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям ( в пределах телесного угла ) во всем спектральном диапазоне называется энергетической светимостью . Энергетическая светимость является функцией температуры.

б). Приведите все известные вам примеры использования явления фотоэффекта в науке, технике, быту и т.д.

в). Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.

Бор сделал попытку сформулировать законы движения электронов в атоме на основе представлений о том, что атом является устойчивой системой и что энергия, которую может излучать или поглощать атом, квантуется. Также он предположил, что из всего многообразия возможных орбит, которые вытекают из реализуются только удовл. условию квантования: Т.е. при переходе с орбиты на орбиту энергия меняется порциями, кратными Это Боровское правило квантования или правило отбора. Для устранения противоречия модели Резерфорда, Бор предположил, что излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При каждом таком переходе излучается квант энергии, равный разности энергий стационарных состояний, между которыми происходит переход:

 

г). Каков физический смысл коэффициентов Эйнштейна для спон­танного излучения, резонансного поглощения, вынужденного излу­чения?

Коэффициенты Эйнштейна определяют вероятности переходов атомов с уровня на уровеньпри спонтанном излучении . Вероятность вынужденного перехода пропорциональна спектральной объемной плотности энергии вынужденного излучения с частотой . Коэффициенты - называются коэффициентами Эйнштейна. Они зависят от направления процесса, и определяются только начальным и конечным состояниями атома: .

 

2.      В кровь человека ввели небольшое кол-во раствора, содержащего ²⁴Na с активностью А=2000 Бк. Активность 1 см³ крови через t=5,0 ч оказалась А'=0,267 Бк/см³. Период полураспада данного радиоизо­топа Т=15 ч. Найти объем крови человека.

3.Исходя из того, что энергия ионизации атома водорода Е_i=13.6эВ, определить первый потенциал возбуждения этого атома.

Билет 27

а). Каков физический смысл спектральной поглощательной способ­ности тела? В каких единицах она измеряется?

Поглощающая способность тела есть функция частоты и температуры. По определению не может быть больше единицы. Для тела, полностью поглощающего упавшее на него излучение всех частот, Такое

тело называется абсолютно черным. Тело, для которого

называют серым.

б). Исходя из корпускулярных представлений о свете, определите давление светового пучка интенсивности I, падающего на идеальное зеркало под углом .

в). В чем состоит суть ядерной модели атома, предложенной Резерфордом? На основании результатов каких экспериментов Резерфорд ее предложил? Почему ядерная модель атома оказалась несостоя­тельной?

Существенную роль в создании классической модели атома сыграли опыты Резерфорда по рассеянию частиц. Он исследовал рассеяние -частиц на Ме фольгах.

Ядерная модель атома Резерфорда. Согласно этой модели атом состоит из положительного ядра, имеющего заряд Zе (Z - порядковый номер элемента в таблице Менделеева, е - элементарный заряд), размер 10^-5 -10^-4 А (1А= 10^-10 м) и массу практически равную массе атома. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Так как атомы нейтральны, то вокруг ядра должно вращаться Z электронов, суммарный заряд которых - Zе. Размеры атома определяются размерами внешних орбит электронов. Масса электронов составляет очень малую долю массы ядра. Итак, ядро атома занимает ничтожную часть объема атома и в нем сосредоточена практически вся (» 99,95%) масса атома. Резерфорд предположил, что атом устроен подобно планетарной системе. Как вокруг Солнца на больших расстояниях от него обращаются планеты, так электроны в атоме обращаются вокруг атомного ядра. Радиус круговой орбиты самого далекого от ядра электрона и есть радиус атома. Такая модель атома была названа планетарной моделью. Планетарная модель атома объясняет основные закономерности рассеяния заряженных частиц. Так как большая часть пространства в атоме между атомным ядром и обращающимися вокруг него электронами пуста, быстро заряженные частицы могут почти свободно проникать через довольно значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов. При столкновениях с отдельными электронами быстрые заряженные частицы испытывают рассеяние на очень большие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда быстрая заряженная частица пролетает на очень близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием силы электрического поля атомного ядра может произойти рассеяние заряженной частицы на любой угол до 180°.Результаты опытов по рассеиванию - частиц свидетельствуют в пользу ядерной модели Резерфорда. Однако ядерная модель оказалась в противоречии с законами классической механики и электродинамики. Поскольку система неподвижных зарядов не может находиться в устойчивом состоянии, Резерфорду пришлось отказаться от статической модели атома и предположить, что электроны движутся вокруг ядра, описывая замкнутые траектории. Но тогда электрон будет двигаться с ускорением, т.к. согласно классической электродинамике, он должен непрерывно излучать электромагнитные (световые) волны. Этот процесс должен сопровождаться потерей энергии и электрон в конечном итоге должен упасть на ядро.

г). Почему теннисный мяч имеет точно определенные координаты и скорость, а положение и скорость электрона в атоме невозможно од­новременно точно измерить?

Принцип неопределённости Гейзенберга:

. Оно отражает тот факт, что в природе в принципе не существует состояний частиц с точно определенными значениями обеих переменных ( координата и импульс). Согласно принципа неопределённости Гейзенберга , нельзя вводить понятие траектории электрона в атоме, так как невозможно одновременно точно определить координаты и скорость электрона в атоме. Если мы устанавливаем точное положение электрона, то лишаем себя возможности определить скорость, и наоборот. За неопределенностью координаты частицы скрывается не то, что мы не знаем ее точного значения, а то, что само понятие «координаты» при столь малых значениях начинает терять свой физический смысл, становится бессмысленным.