Норма минимальной освещенности для содержания птиц

Е=20 лк (лампы накаливания). Определить силу света лампочки, подвешенной на высоте 1 м при угле падения света 60˚. [

3. Для переработки сельскохозяйственных продуктов необходимо создать освещенность Е=75 лк. Определить силу света лампы, ко­торую следует повесить на высоте 1 м?

4. Лампы подвешены в теплицах на высоте 0,6 м. Норма осве­щенности для выращивания рассады огурцов Е=400 лк. Определить силу света ламп, если свет падает нормально к поверхности почвы. Считать, что освещенность создается одной лампой.

5. Норма минимальной освещенности содержания животных Е=20 лк (лампы накаливания). Определить силу света лампы, под­вешенной на высоте 3 м. Расчет произвести при условии, что эту ос­вещенность создают две лампы, расположенные на расстоянии 8 м друг от друга.

На каком расстоянии друг от друга необходимо подвесить две лампы в теплицах, чтобы освещенность на поверхности земли в точке, лежащей посередине между лампами, была бы не менее 200 лк? Высота теплицы 2 м. Сила света каждой лампы 800 кд.

7. На рабочем месте для переработки сельскохозяйственных про­дуктов необходимо создать освещенность Е=150 лк. Определить силу света лампы, подвешенной на высоте 2 м?

8. При выращивании ранней капусты выбирается площадка квадратной формы со стороной 1,3 м. Лампа силой света 400 кд под­вешена над центром площадки на высоте 2,2 м. Определить макси­мальную и минимальную освещенности площадки.

9. Норма минимальной освещенности для содержания птиц Е=60 лк. Определить силу света лампы, которую необходимо подве­сить на высоте 2 м, чтобы создать под ней такую освещенность.

10. На рабочем месте приготовления кормов следует создать ос­вещенность Е=100 лк. На какой высоте должна быть подвешена лам­па силой света I=100 кд?

11. Свет от электрической лампочки в 200 св па­дает под углом 45° на рабочее место, его освещенность 141 лк. Найти: 1) на каком расстоянии от рабочего места находится лампочка, 2) на какой высоте от ра­бочего места она висит.

12. В центре квадратной комнаты площадью 25 м² висит лампа. Считая лампу точечным источником све­та, найти, на какой высоте от пола должна находиться лампа, чтобы освещенность в углах комнаты была наи­большей.

13. Над центром круглого стола диаметром 2 м висит лампа, сила света которой 100 св. Считая лампу точечным источником света, вычислить изменение осве­щенности края стола при постепенном подъеме лампы в интервале 0,5 ≤ h ≤ 0,9 м через каждые 10 см. По­строить график E = f(h).

14. В центре круглого стола диаметром 1,2 м имеется настольная лампа из одной электрической лам­почки на высоте 40 см от поверхности стола. Над цент­ром стола на высоте 2 м от его поверхности висит люстра из четырех таких же лампочек. В каком случае получится большая освещенность на краю стола (и в сколько раз), когда горит настольная лампа или когда горит люстра?

Определить силу света I точечного источника, полный световой поток Ф которого равен 1 лм.

16. На высоте h = Зм над землей и на расстоянии r = 4м от стены висит лампа силой света I = 100 кд. Определить освещен­ность E₁ стены и Е₂ горизонтальной поверхности земли у линии их пересечения.

17. На какой высоте h над центром круглого стола радиусом r = 1 м нужно повесить лампочку, чтобы освещенность на краю стола была максимальной?

Фотоэффект. Давление света. Фотоны.

Эффект Комптона.

Энергия фотона:

или,

где h – постоянная Планка; n – частота фотона; ω – циклическая частота.

Масса фотона:

,

 

 

где с – скорость света в вакууме; λ – длина волны фотона.

Импульс фотона:

,

Формула Эйнштейна для фотоэффекта:

max

,

где – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона; Т_max – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

Красная граница фотоэффекта:

,

или

,

где n₀ – минимальная частота света, при которой еще возможен фотоэффект; λ₀ – максимальная длина волны света, при которой еще возможен фотоэффект; h – постоянная Планка; с – скорость света в вакууме.

Формула Комптона:

´

,

или ´

,

где λ – длина волны фотона, встретившегося со свободным или слабо связвнным электроном; λ´ – длина волны фотона, рассеянного на угол θ после столкновения с электроном; m ₀ – масса покоящегося электрона.

 

Комптоновская длина волны:

Λ =

(Λ = 2,436 пм).

Давление света при нормальном падении на поверхность:

,

где E_e – энергетическая освещенность (облучённость); ω – объёмнаяплотность энергии излучения; ρ – коэффициент отражения.

Пример решения задачи.

Фотон с энергией ε = 0,75МэВ рассеялся на свободном электроне под углом θ = 60°. Принимая, что кинетическая энергия и импульс электрона до соударения с фотоном были пренебрежимо малы, определить: 1) энергию ε' рассеянного фотона; 2) кинетическую энергию Т электрона отдачи;.

Решение. 1. Энергию рассеянного фотона найдем, воспользовав­шись формулой Комптона:

Выразив длины волн λ' и λ через энергии ε' и ε соответствующих фотонов, получим:

Разделим обе части это равенства на : . Отсюда, обозначив для краткости энергию покоя электрона m₀с² через Е₀, найдем

Подставив числовые значения величин, получим е' = 0,43 МэВ.

2. Кинетическая энергия электрона отдачи, как это следует из закона сохранения энергии, равна разности между энергией ε падающего фотона и энергией ε' рассеянного фотона:

Ответ: Т = ε - ε' = 0,32 МэВ.

Задачи.

1. Длина волны, на которую приходится максимум энергии в спектре излучения абсолютно черного тела λ₀ = 0,58 мкм. Определить энергети-ческую светимость (излучательность) R_e поверхности тела.

2. Определить энергию ε, массу m и импульс р фотона с длиной волны 1,24 нм.

3. На пластину падает монохроматический свет (λ = 0,42 мкм). Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов U = 0,95 В. Определить работу А выхода электронов с поверхности пластины.

4. На цинковую пластину падает пучок ультрафиолетового излучения (λ = 0,2 мкм). Определить максимальную кинетическую энергию Т_max и максимальную скорость υ_max фотоэлектронов.

5. Определить максимальную скорость υ_max фотоэлектрона, вырванного с поверхности металла γ – квантом с энергией ε = 1,53 МэВ.

5. Определить угол θ рассеяния фотона испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии ∆λ = 3,63 пм.

6. Фотон с энергией ε₁, равной энергии покоя электрона (m₀c²) рассеялся на свободном электроне на угол θ = 120⁰. Определить энергию ε₂ рассеянного фотона и кинетическую энергию Т электрона отдачи (в единицах m₀c²).

7. Поток энергии, излучаемой электрической лампой, Ф_е = 600 Вт. На расстоянии r = 1 м от лампы перпендикулярно падающим лучам расположено круглое плоское зеркальце диаметром d = 2 см. Определить силу светового давления на зеркальце. Лампу рассматривать как точечный изотропный излучатель.

8. Параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,663 мкм падает на зачернённую поверхность и производит на нее давление 0,3 мкПа. Определить концентрацию n фотонов в световом пучке.

9. Красная граница фотоэффекта для цинка λ₀ = 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию Т_max фотоэлектронов в электрон–вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны λ = 200 нм.

10. На поверхность калия падает свет с длиной волны 150 нм. Опреде-лить максимальную кинетическую энергию Т_max фотоэлектронов.

11. Фотон с энергией ε = 10 эВ падает на серебренную пластину и вызывает фотоэффект. Определить импульс р, полученный пластиной, если принять, что направление движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластин.

12. На фотоэлемент с катодом из лития падает свет с длиной волны 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов U _min, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок.

13. Какова должна быть длина волны γ – излучение, падающего на платиновую пластину, если максимальная скорость фотоэлементов υ_max = 3 Мм/с?

14. На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетового излучения (λ = 0,25 мкм). Фототок прекращается при минимальной задерживающей разности потенциалов U _min = 0,96 В. Определить работу выхода А электронов из металлов.

15. На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны λ = 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта λ₀ = 0,3 мкм. какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

16. На металл падает рентгеновское излучение с длиной волны 1 нм. Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость υ_max фотоэлектронов.

17. Фотон при эффекте Комптона на свободном электроне был рассеян на угол θ = π/2. Определить импульс р (в МэВ/с), приобретенный электроном, если энергия фотона до рассеивания была ε₁ = 1,02 МэВ.

18. Рентгеновское излучение (λ = 1 нм) рассеивается электронами, кото-рые можно считать практически свободными. Определить максималь – ную длину волны λ_max рентгеновского излучения в рассеянном пучке.

19. Какова доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если рассеивание фотона происходит на угол θ = π/2? Энергия фотона до рассеивания ε₁ = 0,51 МэВ.

20. Определить максимальное изменение длины волны (∆λ) _max при ком-птоновском рассеивании света на свободных электронная и свободных протонах.

21. Фотон с длиной волны λ₁ = 15 пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона λ₂ = 16 пм. Определить угол θ рас-сеивания.

22. Фотон с энергией ε₁ = 0,51 МэВ был рассеян при эффекте Комптона на угол θ = 180⁰. Определить кинетическую энергию Т электрона отдачи.

23. В результате эффекта Комптона с энергией ε₁ = 1,02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол θ = 150⁰. Определить энергию ε₂ рас-сеянного фотона.

24. Определить θ, на который был рассеян γ – квант с энергией ε₁ = 1,53 МэВ при эффекте Комптона, если кинетическая энергия электрона отдачи Т = 0,51 МэВ.

25. Определить энергетическую освещенность (облученность) Е_е зер-кальной поверхности, если давление, производимое излучением, р = 40 мкПа. Излучение падает нормально к поверхности.

26. Давление р света с длиной волны 400 нм, падающего нормально на черную поверхность равно 2 нПа. Определить число N фотонов, падающих за время t = 10с на площадь S = 1 мм² этой поверхности.

27. Определить коэффициент отражения ρ поверхности, если при энергетической освещенности Е_е = 120 Вт/м² давление р света на нее оказалось равным 0,5 мкПа.

28. Давление света, производимое на зеркальную поверхность, р = 4 мПа. Определить концентрацию n₀ фотонов вблизи поверхности,если длина волны света, падающего на поверхность, равна 0,5 мкм.

29. на расстояние r = 5 м от точечного монохроматического (λ = 0,5 мкм) изотопного источника расположена площадка (S = 8 мм²) перпенди-кулярно падающим пучкам. Определить число N фотонов, ежесекундно падающих на площадку. Мощность излучения Р = 100 Вт.

30. свет с длиной волны 600 нм нормально падает на зеркальную поверхность и производит на нее давлении р = 4 мкПа. Определить число N фотонов, падающих за время 10 с на площадь 1 мм² этой поверхности.

31. На зеркальную поверхность площадью 6 см² падает нормально поток излучения Ф_е = 0,8 Вт. Определить давление р и силу давления F света на эту поверхность.

32. Точечный источник монохроматического (λ= 1 нм) излучения нахо-дится в центре сферической зачерненной колбы радиусом 10 см. Определить световое давление р, производимое на внутреннюю поверхность колбы, если мощность источника Р= 1 кВт.

33. Красная граница фотоэффекта для цезия 620 нм. Определить кинети-ческую энергию Т фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цезий падают лучи с длиной волны 200 нм.

34. На поверхность 100 см² ежеминутно падает 10 Дж световой энергии. Найти световое давление, если поверхность: 1) полностью отражает все лучи; 2) при коэффициенте отражения света 0,50.

35. Пластинка никеля, для которого работа выхода А = 5 эв, освещена ультрафиолетовыми лучами длина волны которых 200 нм. Определить скорость фотоэлектронов.

36. Какова наибольшая длина вольны λ_кр света, под действием которого можно получить фотоэффект с поверхности натрия? Работа выхода для натрия 2,5 эв.

37. Определить длинноволновую границу фотоэффекта (λ_кр) для пласти-ны. Работа выхода А = 6,3 эв.

38. Определить красную границу (λ_кр) фотоэффекта для вольфрама. Работа выхода для вольфрама А = 4,5 эв.

39. Будет ли иметь место фотоэффект, если на поверхность цезия направить ультрафиолетовые лучи длиной λ = 365 нм? Работа выхода для цезия А = 1,89 эв.

40. Определить скорость электронов, выбитых с поверхности тория рентгеновским излучением с длиной волны λ = 1,5 А, учитывая зависимость их массы от скорости. Работой выхода пренебречь.

41. На цинковую пластину падает пучок ультрафиолетовых лучей (λ = 0,2 нм). Определить кинетическую энергию Е_к и скорость υ фото-электронов учитывая зависимость их массы от скорости.

42. Определить длину волны λ лучей, освещающих пластинку цинка, если вырываемые электроны имеют скорость 630 км/с. Работа выхода с поверхности цинка равна А = 2 эв.

43. Определить максимальную скорость υ фотоэлектрона, вырванного с поверхности металла γ – квантом с энергией ε = 1,53 МэВ.

44. Определить в электрон- вольтах энергию ε фотона, которому соответствует длина волны равная 3800 А (фиолетовая граница видимого спектра).

45. На поверхность площадью S= 100 см² ежеминутно падает Е = 63 дж световой энергии. Найти величину светового давления р в случае:

а) поверхность полностью отражает все лучи,

б) полностью поглощает в падающие на неё лучи.

46. Поток энергии, излучаемой электрической лампочкой имеет мощ-ность N =600 вт. На расстоянии r= 1 м от лампы перпендикулярно к падающим лучам расположено круглое плоское зеркальце диаметром 2 см. Определить силу светового давления на зеркальце. Лампочку рассматривать как точечный изотопный излучатель.

47. Параллельный пучок монохроматических лучей длиной волны 662 нм падает на зачернённую поверхность и производит на нее давление 0,3 мкн/м². Определить концентрацию фотонов в световом пучке.

48. На поверхность площадью 40см² ежеминутно падает нормально 50 дж световой энергии. Определить световое давление р, когда поверх-ность полностью отражает лучи.