Задачи по физике, Ч. III

1. Волна распространяется в упругой среде со скоростью 300м/с. Определить частоту колебаний, если минимальное расстояние между точками среды, фазы колебаний которых противоположны, равно 0,75м.

1. Звуковые колебания с частотой 450Гц и амплитудой 0,3мм распространяются в упругой среде. Длина волны 80см. Записать уравнение бегущей гармонической волны (в СИ). Начальная фаза колебаний равна нулю.
2. Уравнение волны имеет вид . Определить фазовую скорость и длину волны.
3. Скорость распространения электромагнитной волны в среде 250 000км/с, частота 1МГц. Записать уравнение гармонической бегущей волны для вектора напряженности электрического поля (в СИ), если амплитуда колебаний 10мВ/м, начальная фаза p/2, колебания происходят по закону косинуса.
4. Сейсмическая упругая волна, падающая со скоростью 5,6 км/с под углом 45° на границу раздела между двумя слоями земной коры с различными свойствами, испытывает преломление 30°. Чему равна скорость волны во 2-ой среде?
5. Как изменится плотность потока энергии, если скорость распространения упругих волн увеличить в 2 раза?
6. Как изменится плотность потока энергии, если амплитуды колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей уменьшить в 2 раза?
7. На рисунке показана ориентация векторов напряженности электрического () и магнитного () полей в электромагнитной волне. Указать направление вектора плотности потока энергии.
8. На поверхность стеклянной пластинки с показателем преломления n ₁ нанесена тонкая пленка с показателем преломления n ₂ (n ₂ < n ₁). При какой толщине пленки для света с длиной волны l будет наблюдаться интерференционный минимум?
9. Определить радиус третьей зоны Френеля для случая плоской волны. Расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения равно 1,5м. Длина волны 0,6мкм.
10. Используя принцип Гюйгенса-Френеля показать, что за круглым небольшим экраном в точке, лежащей на линии, соединяющей точечный источник с центром экрана, будет наблюдаться светлое пятно (пятно Пуассона).
11. На экран с круглым отверстием радиусом 1,2мм падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,6мкм. Определить максимальное расстояние от отверстия вдоль его оси, где еще можно наблюдать темное пятно.
12. На щель шириной 0,5мм нормально падает монохроматический свет с длиной волны 500нм. Расстояние до экрана 1м. Определить расстояние между первыми минимумами.
13. На дифракционную решетку, имеющую 200 штрихов на миллиметр, нормально падает монохроматический свет с длиной волны 0,6мкм. Определить угол между направлениями на первый и второй главные максимумы.
14. Для дифракционной решетки первый максимум для длины волны 0,5мкм наблюдается на расстоянии 1см от центрального. На каком расстоянии от центрального максимума будет наблюдаться второй максимум для длины волны 0,6мкм?
15. Узкий параллельный пучок монохроматического рентгеновского излучения падает на грань кристалла с расстоянием между атомными плоскостями 0,3нм. Определить длину волны рентгеновского излучения, если под углом 30° к плоскости грани наблюдается дифракционный максимум первого порядка.

17. Естественный свет интенсивностью I ₀ проходит через поляризатор и анализатор, угол между оптическими плоскостями которых равен 45°. Определить интенсивность на выходе анализатора, если на поглощение и отражение, как в поляризаторе, так и в анализаторе теряется 10% интенсивности.

18. На пути естественного света помещены две пластины турмалина, угол между оптическими плоскостями которых равен 60°. Чему равна интенсивность света I₂, прошедшего через вторую пластину, если после прохождения первой пластины свет полностью поляризован, а интенсивность его равна I₁?

19. Энергетическая светимость АЧТ равна 10кВт/м². Определить длину волны, соответствующую максимуму испускательной способности этого тела.

20. АЧТ находится при температуре 3000К. При остывании тела длина волны, соответствующая максимуму испускательной способности, изменилась на 8мкм. Определить температуру, до которой остыло тело.

21. Определить температуру тела, при которой оно излучало бы в 16 раз больше энергии, чем поглощает, если температура окружающей среды равна 27°С.

22. Принимая шарик радиусом 10см за АЧТ, определить энергию, излучаемую за 10 минут, если максимуму испускательной способности соответствует длина волны 600нм.

23. АЧТ нагрели от температуры Т ₁ = 600К до Т ₂ = 2400К. Определите, во сколько раз увеличилась его энергетическая светимость.

24. На зачерненную пластинку падает свет. Во сколько раз увеличится давление света, если: 1) в 2 раза увеличить объемную плотность световой энергии; 2) зачерненную пластинку заменить зеркальной?

25. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов 9,8В.

26. «Красная граница» фотоэффекта для некоторого металла равна 500нм. Определить минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект.

27. 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 φ = 30°. Чему равен импульс рассеянного фотона, если импульс электрона отдачи равен Р_е?

28. Какова вероятность обнаружить электрон на участке одномерного потенциального ящика с бесконечно высокими стенками, если ψ-функция имеет вид, указанный на рисунке.

29. Положение атома массой m=1,99·10^{-26 кг} в кристаллической решетке определено с погрешностью ∆х=5·10^-11м. Найти нижний предел неопределенности скорости его теплового движения ( ).

30. Длина волны излученного атомом фотона равна 0,6мкм. Принимая время жизни возбужденного состояния с, определить отношение естественной ширины энергетического уровня, на который был возбужден электрон, к энергии, излученной атомом.