Кафедра физики
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
Вариант 7
Выполнила: Порошина С.О.
Группа: ЗМ-81
Номер студенческого билета:
Адрес электронной почты:
yulov.svetlana@mail.ru
Проверил: Черевко А.Г.
Новосибирск 2019
Вариант 7
1. Период дифракционной решетки 𝑑 = 5 мкм, а расстояние между экраном и дифракционной решеткой равно 42,0 см. Если дифракционная решетка освещается желтой линией натрия (λ1 = 589 нм), то максимум первого порядка на экране отстоит от центрального пика на расстоянии 2,48 см. Другой источник создает максимум первого порядка, отстоящий на 2,0 см от центрального максимума. Какова его длина волны λ2? (𝜆2 = 476 нм)
Дано:
𝑑 = 5 мкм =5∙10-6 м
L=42,0 см=0,42 м
λ1 = 589 нм=5,89∙10-7 м
l1=2,48 см=0,0248 м
l2=2,0 см=0,02 м
m2 = m1=1
Найти: λ2
Решение:
Условие максимума на дифракционной решетке: 
, где d- постоянная решетки, m- порядок спектра, l- длина волны.
Отсюда 
и 
.
Так как m1=m2, то
Из рисунка 
.
Аналогично 
Окончательно, 
Подставляем данные: 
м=475,3 нм
Ответ: 
475,3 нм
2. Определить работу выхода электронов из натрия (Ав,эВ), если красная граница
фотоэффекта λ0=500 нм. Чему равна кинетическая энергия вылетевшего электрона (𝑊к, эВ), если натрий облучать светом с λ=0,35 мкм. Найти значение задерживающего напряжения (Uз) при таком облучении. Изобразите на рисунке вольтамперную характеристику фотоэффекта. (Ав = 2,48 эВ; 𝑊к = 1,07эВ; 𝑈з =1,07 В)
Дано:
 0= 500 нм
= 0,35 мкм
| СИ 5×10-7 м 3,5×10-7 м |
| Найти: Ав, 𝑊к, Uз |
Решение:
1) Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта 
Ав — работа выхода электрона из металла;
Wkmax - максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона
Красная граница фотоэффекта 
l0 — максимальная длина волны излучения, при которой фотоэффект еще возможен.
Дж
Выразим Ав в эВ: 1 эВ=1,6·10-19 Дж 
эВ
2) Энергия падающего фотона 
.
Тогда 
Дж=1,066 эВ
3) Изменение кинетической энергии электрона равно работе, совершаемой электрическим полем:
Тогда 
Вольтамперная характеристика фотоэффекта.
Зависимость фототока 
, образуемого потоком электронов, испускаемых под действием света, от напряжения 
между электродами. 
- фототок насыщения. Определяется таким значением , при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода: 
. (n – число электронов, испускаемых катодом в 1 с.)
- задерживающее напряжение. При = ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью, не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода.
Ответ: 
эВ, 𝑊к=1,07 эВ, 
3. В покоящемся атоме водорода электрон перешёл с пятого энергетического
уровня в основное состояние. Какую скорость 𝜐а приобрёл атом за счет испускания фотона? (𝜐а = 4,19 м/с)
Дано:
k=5
n=1
Найти: 𝜐а
Решение:
Энергия электрона в атоме водорода
эВ. 
, где k – номер уровня.
Изменение энергии атома
эВ
Для перехода 
эВ
В процессе испускания атомом фотона, в соответствии с законом сохранения импульса, атом приобрел импульс р, равный импульсу вылетевшего из него фотона:
р = ε/с.
Кроме того, энергия возбуждения ∆ Е атома распределилась между энергией фотона и кинетической энергией атома, испытавшего отдачу:
∆Е = ε+ 
,
м/с=4,17 м/с
Ответ: v=4,17 м/с
Вывод формулы эВ.
Согласно теория Бора стационарным состояниям атома соответствуют определенные орбиты, по которым движутся электроны.
Найдем выражения для rn.
Радиусы круговых орбит электрона определяются равенством:
(1)
Электрон движется по круговой орбите под действием кулоновской силы: 
. (2)
Выразим из (1) vn и подставим в (2).
.
Отсюда 
Энергия электрона в атоме складывается из его кинетической и потенциальной энергий: 
.
Скорость 
.
Энергия электрона в атоме водорода 
.
эВ. 
, где k – номер уровня.
Проиллюстрируем решение энергетической диаграммой и укажем на ней соответствующие переходы:
