Ой раздел: Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного поля

(света) и микрочастиц вещества

 

2.1 Корпускулярно-волновой дуализм света. Явления, подтверждающие наличие у света волновых свойств и корпускулярных свойств. Связь между волновыми и корпускулярными характеристиками света.

2.2 Явление теплового излучения. Основные энергетические характеристики излучения (световой поток,интегральная энергетическая светимость, лучеиспускательная способность (или спектральная плотность энергетической светимости), лучепоглощательная способность). Абсолютно черное тело. Распределение энергии по длинам волн в спектре излучения абсолютно черного тела.

2.3 Явление теплового излучения. Законы излучения абсолютно черного тела. Их графическая иллюстрация.

2.4 Явление теплового излучения. Трудности волновой теории при объяснении экспериментальных законов излучения (Ультрафиолетовая катастрофа) Гипотеза Планка.

2.5 Явление внешнего фотоэффекта. Вольт-амперная характеристика фотоэффекта, определение на её основе количества выбитых электронов и их кинетической энергии

2.6 Явление внешнего фотоэффекта. Экспериментальные закономерности явления (законы Столетова) и трудности их объяснения на основе волновой теории света.

2.7 Явление внешнего фотоэффекта. Гипотеза и уравнение Эйнштейна для этого явления

2.8 Явление внешнего фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта и её вычисление на основе уравнения Эйнштейна.

2.9 Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц вещества. Явления, подтверждающие наличие у микрочастиц вещества волновых свойств и корпускулярных свойств.

2.10 Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц вещества. Волновая функция, её физический смысл и свойства. Длина волны де-Бройля.

2.11 Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц вещества. Границы применимости классической механики. Соотношения неопределенностей Гейзенберга.

 

Ий раздел: Элементы квантовой механики и ядерной физики

 

3.1 Что изучает квантовая механика? Основное уравнение квантовой механики

(Уравнение Шредингера для одномерной стационарной задачи)Основные отличия

движения микрочастиц от движения макротел, вытекающие из решения уравнения

Шредингера.

3.2 Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода. Основные положения

квантовой теории строения атома. Квантовые числа, условия квантования основных

характеристик электрона в атоме водорода.

3.3 Квантование энергии электронов в атоме. Излучение и поглощение

электромагнитной энергии атомами вещества. Постулаты Бора.

3.4 Особенности и расчет спектра излучения водорода на основе условия квантования

энергии электронов и постулатов Бора

3.5 Условие квантования электронных «орбит». Принцип Паули. Пространственная

структура многоэлектронных атомов. Валентность атомов и периодический закон

Менделеева с точки зрения квантовой механики

3.6 Принцип Паули. Зонная теория проводимости кристаллических тел. Классификация

веществ по электрическим свойствам на основе зонной теории

3.7 Полупроводники. Влияние температуры на проводимость полупроводников и металлов

3.8 Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Свойства р-n перехода.

3.9 Состав и строение атомных ядер. Изотопы. Ядерные силы.

3.10 Явление и закон радиоактивного распада ядер. Период полураспада. Виды и схемы

радиоактивного распада.

3.11 Энергия связи атомных ядер. Выделение и использование ядерной энергии.

3.12 Классификация элементарных частиц. Законы сохранения в микромире.

 

Структура ответа на вопрос о физическом явлении:

1) Условия, при которых возникает явление

2) Сущность явления

3) Законы, описывающие явление (формулировка словами и в виде формулы)

4) Пояснения всех буквенных обозначений в формуле (словами и с помощью рисунка)

5) Анализ частных случаев проявления рассматриваемого явления (по материалам лекционного курса, лабораторных и домашних контрольных работ)

 

Подготовка к экзамену по теме «Волновые процессы»

(сдается вместе с контрольно-тренировочной работой по теме

ФИО____________

Группа__________

 

Вопросы экзаменационной программы	Основные понятия и законы (формулы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющим рисунком). Краткие тезисы
Математическая модель (Вопросы 1.1; 1.2) А)Уравнение плоской монохроматической волны и графики Х(t) и Х(r)   Б)Основные характеристики     В) Связь между длиной волны и другими характеристиками	А – Т –   λ -   υ – ω - φ -
Явления отражения и преломления (вопрос 1.4) А) Условия возникновения Б) Сущность явления В) Законы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющими рисунками Г) Анализ частных случаев (по материалам лекций, практических, лабораторных занятий и домашних контрольных работ)
Явление интерференции (вопросы 1.5; 1.6) А) Условия возникновения Б) Сущность явления В) Физические и геометрические условия наблюдения устойчивой интерференционной картины световых волн Г) Законы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющими рисунками Д) Анализ частных случаев
Явление дифракции (вопросы 1.7; 1.8) (по тому же плану)
Явление поляризации (вопросы 1.9; 1.10) (по тому же плану)

Подготовка к экзамену по теме «Корпускулярно-волновой дуализм»

(сдается вместе с контрольно-тренировочной работой по теме) ФИО____________

Группа__________

Вопросы экзаменационной программы	Основные понятия и законы (формулы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющим рисунком). Краткие тезисы
Корпускулярно-волновой дуализм света и вещества (Вопросы 2.1;2.9) А)Явления, подтверждающие наличие волновых свойств света Б)Явления, подтверждающие наличие корпускулярных свойств света В)Явления,подтверждающие наличие волновых свойств микрочастиц вещества Г)Явления, подтверждающие наличие корпускулярных свойств микрочастиц Д)Связь между волновыми и корпускулярными характеристиками (для света и для микрочастиц вещества)
Явление теплового излучения (вопросы 2.2-2.4) А) Условия возникновения Б) Сущность явления В)Основные характеристики   Г) Законы излучения абсолютно черного тела Д) Ультрафиолетовая катастрофа Е) Гипотеза Планка
Явление фотоэффекта (вопросы 2.5-2.8) А) Условия возникновения Б) Сущность явления В) Вольт - амперная характеристика Г)Законы Столетова и трудности их объяснения на основе волновой модели света Д)Гипотеза Планка, гипотеза Эйнштейна. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта Е) Анализ частных случаев (красная граница фотоэффекта)
Границы применимости классической механики к описанию движения микрочастиц (вопросы 2.10; 2.11) А) Волновая функция,её физический смысл и свойства Б) Соотношения неопределенностей Гейзенберга

Подготовка к экзамену по теме «Элементы квантовой механики»

(сдается вместе с контрольно-тренировочной работой по теме

ФИО____________

Группа__________

Вопросы экзаменационной программы	Основные понятия и законы (формулы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющим рисунком). Краткие тезисы
Основное уравнение квантовой механики (Вопросы 3.1;3.2) А)Уравнение Шредингера для стационарной задачи (общий вид и для электрона в атоме водорода)   Б)Физический смысл ψ- функции. Определение вероятности обнаружения частицы в заданном интервале (аналитически и графически)   В) Основные отличия движения микрочастиц от движения макротел, вытекающие из решения уравнения Шредингера
Квантовая теория строения водородоподобных атомов (вопрос 3.2;) (см. сводную таблицу в конспекте лекций)
Явления излучения и поглощения энергии атомами вещества (вопросы 3.3;3.4) А) Условия возникновения Б) Сущность явлений В) Постулаты Бора Г) Анализ частных случаев (особенности спектров излучения и поглощения веществ, находящихся в атомарном(газообразном) состоянии; сериальный характер спектра водорода)
Многоэлектронные системы в квантовой механике (вопросы 3.5 -3.8) А) Принцип Паули Б)Условие квантования электронных орбит. Периодический закон Менделеева с точки зрения квантовой механики   В)Зонная теория проводимости кристаллов     Г)Свойства полупроводников

 

Подготовка к экзамену по теме «Элементы ядерной физики»

(сдается вместе с контрольно-тренировочной работой по теме

ФИО____________

Группа__________

 

Вопросы экзаменационной программы	Основные понятия и законы (формулы с пояснениями всех буквенных обозначений и поясняющим рисунком). Краткие тезисы
Состав и строение атомных ядер (Вопрос 3.9;) А)Характеристики элементарных частиц, входящих в состав атомных ядер Б) Основные параметры ядра (размер, масса, заряд). Определение состава ядра   В)Изотопы   Г) Свойства ядерных сил
Явление естественной радиоактивности (вопрос 3.10) А) Условия возникновения Б) Сущность явления В) Закон радиоактивного распада (аналитически и графически)   Г) Период полураспада   Д) Виды и схемы радиоактивного распада
Ядерная энергия (вопрос 3.11) А) Энергия связи атомных ядер. Б) Дефект массы атомных ядер     В)Зависимость удельной энергии связи от массового числа (графически). Два пути высвобождения ядерной энергии
Элементарные частицы (вопрос 3.12) А) Классификация элементарных частиц     Б) Законы сохранения в микромире

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 1

 

1) Дайте определение понятия «длина волны». Запишите связь между длиной волны и другими характеристиками волны (период, частота, циклическая частота).

 

2) Как образуется «стоячая волна»? Изобразите графически колебания в двух соседних точках стоячей волны, совместив их на одном рисунке. Поясните различие графиков, опираясь на уравнение стоячей волны.

 

3) Запишите условие образования максимумов в дифракционной картине от решетки, поясните все буквенные обозначения.

Проанализируйте уравнение и объясните, какие изменения произойдут

в дифракционной картине при увеличении периода дифракционной

решетки

 

 

4) Чем отличается поляризованная волна от неполяризованной?

 

5) Что произойдет, если на границу раздела двух диэлектриков направить свет под углом α _о, для которого tg α _о = n₂ / n₁, если

 

а) падающий свет естественный,

б) падающий свет поляризован в плоскости падения?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

 

В А Р И А Н Т № 2

 

 

1) Запишите уравнение бегущей волны: х = …………….. Каков физический смысл параметра «х» в случае звуковой волны? Назовите все величины, входящие в уравнение.

 

 

2) Изобразите графически колебания в двух соседних точках бегущей волны, совместив их на одном рисунке. Поясните различие графиков, опираясь на уравнение волны.

 

3) Каковы физические и геометрические условия наблюдения устойчивой интерференционной картины? Что изменится, если эти условия будут нарушены?

 

4) Запишите условие образования максимумов в дифракционной картине от решетки. Используя это уравнение, опишите вид дифракционной картины при освещении решетки белым светом.

 

5) Каково основное свойство устройства, называемого «поляризатор»? Что такое «главная плоскость поляризатора»?

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

 

В А Р И А Н Т № 3

 

1) В чем сущность явления интерференции? Каковы условия наблюдения устойчивой интерференционной картины? Что такое «стоячая волна»?

 

 

2) Какие параметры волн одинаковы для двух соседних точек в стоячей волне, а какие различны? Поясните ответ, опираясь на уравнение стоячей волны.

 

 

3) Запишите условие, определяющее положение максимумов в дифракционной картине от решетки. Поясните с помощью рисунка все буквенные обозначения.

На основе анализа уравнения, объясните, какие изменения произойдут

в дифракционной картине при замене зеленого света на фиолетовый.

 

 

4) Почему свет от тепловых источников не является поляризованным?

 

5) Естественный свет проходит через систему «поляризатор – анализатор», главные плоскости которых параллельны. На какой угол следует повернуть анализатор, чтобы на выходе из системы интенсивность света стала в 4 раза меньше, чем до поворота?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 4

 

 

1) Сформулируйте условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине (словами, формулой и дайте пояснения с помощью рисунка).

 

 

2) Какие параметры волн одинаковы для двух соседних точек в бегущей волне, а какие различны? Поясните ответ, опираясь на уравнение волны.

 

 

3) Запишите условие, определяющее положение максимумов в дифракционной картине от решетки. Поясните с помощью рисунка все буквенные обозначения. Какие изменения в дифракционной картине будут происходить при приближении экрана к дифракционной решетке?

 

4) Может ли угол Брюстера быть равным 45^о? Ответ обоснуйте

 

 

5) На входе в поляризатор интенсивность света I_вход. Как будет меняться интенсивность света на выходе (I_вых) при вращении поляризатора, если на входе свет поляризованный? Ответ обоснуйте.

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 5

 

 

1) Дайте определение понятия «когерентные волны». Что произойдет с

интерференционной картиной, если волны не будут когерентными?

 

2) Запишите уравнения бегущей и стоячей волн. Выделите в них

выражения, определяющие фазу колебаний. Сравните фазы

колебаний для двух соседних точек

а) в случае бегущей волны,

б) в случае стоячей волны.

 

 

3) Запишите формулу, определяющую положение максимумов при

дифракции света на решетке. Обоснуйте, какие изменения произойдут

в дифракционной картине при приближении экрана к решетке.

 

 

4) Как можно определить номер последнего максимума умещающегося

на экране в дифракционной картине от решетки

 

5) Что такое «угол Брюстера»? В чём различие между поляризованной

и неполяризованной волной?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 6

 

1) Как возникают стоячие волны? Что такое узлы и пучности стоячей волны?

2) Запишите уравнения бегущей и стоячей волн. Выделите в них

выражения, определяющие амплитуду колебаний. Сравните

амплитуды колебаний для двух соседних точек

а) в случае бегущей волны,

б) в случае стоячей волны.

 

 

3) Какова причина возникновения максимумов и минимумов при дифракции? Каково геометрическое условие наблюдения дифракции света? Что произойдет, если это условие будет нарушено?

 

 

4) Запишите формулу, определяющую положение максимумов в дифракционной картине от решетки. Как можно определить номер последнего максимума, помещающегося на экране?

 

 

5) В каком случае интенсивности света на входе и выходе из поляризатора связаны

а) соотношением: I_вых = I_вход /2

б) соотношением I_вых = I_вход Соs² α

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 7

 

 

1) Уравнение плоской монохроматической волны может быть

записано в виде х = А Соs(ωt – ωr/v)

Каков физический смысл параметра x, если уравнение описывает

а) волну на шнуре; б) звуковую волну; в) световую волну?

Запишите уравнение волны так, чтобы в него в явном виде

входили такие характеристики, как период и длина волны.

 

2) Сформулируйте условия образования максимумов и минимумов

При интерференции волн. От чего зависит разность хода волн при

интерференции света в тонких пленках? Тонкая пленка равномерной

толщины освещается параллельным пучком белого света. Как будет

меняться результат интерференции при медленном увеличении

толщины пленки?

 

3) Что такое когерентные волны? Как выглядит на экране результат

наложения некогерентных световых волн?

 

 

4) Запишите условие образования максимумов при дифракции от решетки.

Поясните все буквенные обозначения, Чем будут отличаться

дифракционные картины, если на решетку падает

а) желтый свет, б) фиолетовый свет?

 

5) Назовите способы превращения естественного света в поляризованный.

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 8

 

 

1) В газообразной среде в направлении оси Х распространяется плоская монохроматическая волна со скоростью v.Запишите уравнение волны. Изобразите графически изменение плотности газа

а) в точке с координатой х₁ с течением времени

б) в момент времени t₁ в зависимости от координаты точки по отношению к источнику

Покажите на графиках отрезки, соответствующие периоду колебаний и длине волны. Запишите связь между этими характеристиками.

 

2) Запишите уравнение стоячей волны. Сравните амплитуды колебаний соседних точек.

 

 

3) Запишите условие образования максимумов при дифракции от решетки. Поясните все буквенные обозначения, Чем будут отличаться дифракционные картины, если решетка имеет

а) 100 штрихов на одном миллиметре, б) 200 штрихов на одном мм?

 

4)Для двух сред угол полного отражения равен 42 градусам. Чему равен угол полной поляризации для этих сред?

 

5) На входе в поляризатор интенсивность света I_o. Как будет меняться интенсивность на выходе при вращении поляризатора, если

а) на входе свет естественный; б) на входе свет поляризованный

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 9

 

1) Уравнение волны на поверхности воды имеет вид:

х = 0,4 соs (4πt – 1,6πr)

Определите период колебаний, длину волны и скорость распространения волн

2)

Клинообразная тонкая пленка освещается параллельным пучком

белого света. Поясните как получаются в данном случае

когерентные волны, приводящие к образованию интерференционной картины. Если полоса АВ окрашена в желтый цвет, то какой цвет имеют полосы СД и КМ?

 

3) Дифракционная решетка, имеющая 200 штрихов на одном мм

освещается светом с длиной волны 0,65 мкм. Сколько максимумов

наблюдается на экране? Как изменится их количество при

уменьшении периода решетки?

 

4) Расстояние между максимумами в дифракционной картине от решетки

уменьшилось. Чем может быть вызван этот эффект?

 

5) Чем отличается поляризованная волна от неполяризованной? Какие способы превращения естественного света в поляризованный вам известны? Сформулируйте условие полной поляризации при отражении света от диэлектрической поверхности.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

 

В А Р И А Н Т № 10

 

 

1) Используя условие образования максимумов при интерференции волн, получите формулу для оценки расстояния между соседними максимумами в интерференционной картине. Какие изменения в интерференционной картине будут происходить при приближении экрана к источникам волн? Сформулируйте геометрические условия наблюдения интерференции света невооруженным глазом.

 

 

2) Запишите уравнение бегущей плоской монохроматической волны.

Сравните фазы колебаний соседних точек в бегущей волне. Изобразите графии колебаний для двух близких точек на одном рисунке

 

3) Как определить количество максимумов, умещающихся на экране при дифракции света на решетке? Как изменяется количество этих максимумов при уменьшении длины волны падающего на решетку света?

 

4) Чем отличается поляризованная волна от неполяризованной? Что такое «угол Брюстера»?

 

5) При каких условиях интенсивность света на входе и на выходе из поляризатора может оказаться одинаковой?

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 1

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие волновых свойств света и микрочастиц вещества. Напишите формулу для расчета длины волны де-Бройля для нерелятивистской частицы, если известна ее кинетическая энергия.

 

 

2) Изобразите на рисунке вольт – амперную характеристику фотоэффекта. Какие изменения с вольт- амперной характеристикой произойдут, если не меняя параметров света заменить материал освещенного электрода так, что работа выхода электронов увеличится? Ответ обоснуйте.

 

2) Температура абсолютно черного тела равна Т. Напишите

формулу, по которой можно определить массу фотона, соответствующую той длине волны, на которую приходится максимум излучательной способности тела.

 

 

4) Движение частицы, имеющей энергию Е и импульс Р, описывается функцией: ψ = А Sin (2πЕt / h - 2πрх / h)

 

Какие свойства микрочастиц отражает это уравнение? Какую информацию о частице можно получить, зная ψ - функцию?

 

 

5) Поведение каких физических объектов и в каких ситуациях описывают следующие теории:

А) классическая механика

Б) квантовая механика

В) волновая оптика

Г) квантовая оптика?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 2

 

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие корпускулярных свойств света и микрочастиц вещества. Сравните массу фотона гамма-излучения (λ= 2,21*10 ^{-12 м}) с массой покоя электрона.

 

2) Работа выхода электрона из некоторого металла равна 3 э-В. Будет ли происходить фотоэффект с поверхности данного металла при облучении его светом, если масса каждого фотона в световом потоке равна 5*10 ^-36 кг?

 

3)

 

На графике изображена универсальная функция Кирхгофа для равновесного теплового излучения. Сравните излучательные способности и энергетические светимости абсолютно черного тела для выделенных интервалов длин волн, если заштрихованные площади равны.

 

4) ψ = А Sin (2πЕt / h - 2πрх / h) - Что это за уравнение? В каком случае и для каких объектов оно используется? Поясните все буквенные обозначения.

 

 

5) Как вы понимаете термин «корпускулярно- волновой дуализм»? К каким физическим объектам относится этот термин? Какая информация о микрочастицах вещества содержится в соотношениях неопределенностей Гейзенберга?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 3

 

1) Чем отличается красный свет от зеленого с точки зрения

а) волновой модели света,

б) корпускулярной модели света?

Чем определяется интенсивность (яркость) света в этих моделях?

 

2) Если энергия фотонов, попадающих на вольфрамовую пластинку, равна 6 э-В, то максимальная кинетическая энергия вырываемых ими электронов равна 1,5 э-В. Какова минимальная энергия и масса фотонов, при которой еще возможен фотоэффект?

 

3) На графике изображена зависимость излучательной способности абсолютно черного тела от длины волны для равновесного теплового излучения. От чего и как зависит l₀? Каков физический смысл заштрихованной площади?

 

4) Движение частицы, имеющей энергию Е и импульс Р, описывается функцией:: ψ = А Sin (2πЕt / h - 2πрх / h)

 

 

Какие свойства микрочастиц отражает это уравнение? Какую информацию о частице можно получить, зная ψ - функцию?

 

5) Каковы границы применимости классической механики к описанию движения микрочастиц вещества? На основании каких критериев можно определить допустимость использования классической механики при решении той или иной задачи о движении микрочастиц вещества?

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 4

 

 

1) Сравните массу фотона красного света (λ =7*10 ^{-7 м) с массой фотона рентгеновского излучения (λ =7*10 -10 м). Для какого диапазона излучения корпускулярные свойства света выражены в большей степени?}

 

2) Сформулируйте гипотезу и запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Поясните все буквенные обозначения. Какие изменения произойдут, если при неизменном световом потоке увеличить длину волны падающего света?

 

3) Интегральная энергетическая светимость абсолютно черного тела увеличилась в 5,06 раза. Как и во сколько раз изменилась при этом длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности?

 

 

4) ψ = А Sin (2πЕt / h - 2πрх / h) - Что это за уравнение? В каком случае и для каких объектов оно используется? Поясните все буквенные обозначения и физический смысл величины, для которой записано данное уравнение

 

5) Запишите одно из соотношений неопределенностей Гейзенберга. Это соотношение связывает погрешности

А) вызванные тем, что законы квантовой механики менее точные,

чем законы классической механики;

Б) вызванные несовершенством измерительных приборов;

В) вызванные наличием волновых свойств у микрочастиц вещества

С какими из приведенных утверждений вы согласны?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 5

 

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие у микрочастиц вещества волновых и корпускулярных свойств. Сравните длину волны де – Бройля для электрона, движущегося со скоростью 10 ⁶ м/с с длиной волны рентгеновского излучения при частоте 4* 10¹⁷ Гц.

 

2) Какие из экспериментальных закономерностей фотоэффекта, установленные Столетовым, невозможно объяснить, исходя из волновой модели света? Как эти закономерности объясняются на основе

корпускулярной модели?

 

3)

На графике изображена универсальная функция Кирхгофа для равновесного теплового излучения. Сравните излучательные способности и энергетические светимости абсолютно черного тела для выделенных интервалов длин волн, если заштрихованные площади равны.

 

 

4) ∆х ∆р > h - Как называется это соотношение? Можно ли утверждать, что данным соотношением связаны погрешности, вызванные несовершенством используемых измерительных приборов? Если у вас есть другая интерпретация данного соотношения, изложите её.

 

5) Движение частицы, имеющей энергию Е и импульс Р, описывается функцией:: ψ = А Sin (2πЕt / h - 2πрх / h)

Какие свойства микрочастиц отражает это уравнение? Какую информацию о частице можно получить, зная ψ - функцию?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 6

 

 

1) Чем отличается красный свет от зеленого с точки зрения

а) волновой модели света,

б) корпускулярной модели света?

Чем определяется интенсивность (яркость) света в этих моделях?

 

 

2) Что такое «красная граница фотоэффекта»? Изобразите график зависимости энергии вырванных электронов от частоты падающего света. Отметьте на графике красную границу фотоэффекта.

 

3) Изобразите на одном рисунке графики зависимости излучательной

способности абсолютно черного тела от длины волны для двух разных

температур. Поясните словами отраженные на графиках различия.

 

4) Каковы границы применимости классической механики к описанию движения микрочастиц вещества? На основании каких критериев можно определить допустимость использования классической механики при решении той или иной задачи о движении микрочастиц вещества?

 

 

5) Две микрочастицы находятся в «потенциальной яме» шириной L. Что вы можете сказать о вероятности обнаружения первой и второй частицы в интервале от L/2 до 3L/4 по приведенным на рисунке графикам?

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 7

 

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие корпускулярных свойств у света. На зеркало с коэффициентом отражения равным 1 падают фотоны с энергией 9*10 ^-20 Дж. Какой импульс передает каждый фотон зеркалу при отражении?

 

 

2) Изобразите на рисунке вольт – амперную характеристику

фотоэффекта. Что нужно изменить при проведении опыта, чтобы при

неизменной частоте света точка, соответствующая задерживающему

потенциалу, переместилась влево? Ответ обоснуйте.

 

3) Температура абсолютно черного тела равна Т. Запишите

формулу, по которой можно определить импульс фотона в

излучении, соответствующем той длине волны, на которую

приходится максимум излучательной способности тела.

 

4) Какое из приведенных ниже утверждений, по вашему мнению, раскрывает смысл соотношений неопределенностей Гейзенберга:

А) «Соотношения неопределенностей Гейзенберга отражают тот факт, что в силу несовершенства измерительных приборов при измерении параметров движения частиц возникают определенные погрешности»

Б) «Соотношения неопределенностей Гейзенберга отражают тот факт, что использование понятий классической механики при описании движения микрочастиц вещества неизбежно приводит к погрешностям в связи с наличием волновых свойств у микрочастиц вещества.»

 

5) Движение частицы, имеющей энергию Е и импульс Р, описывается функцией: ψ = А Sin (2πЕt/h - 2πРх/h) Какие свойства микрочастиц отражает это уравнение? Какую информацию о частице можно получить, зная волновую функцию?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 8

 

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие корпускулярных свойств

у света. Какой импульс передает фотон идеальному зеркалу при отражении, если его масса равна 5*10 ^-36 кг?

 

 

2) Изобразите на рисунке вольт – амперную характеристику

фотоэффекта. Материал освещенного электрода заменили так, что

работа выхода электронов уменьшилась. Какие параметры света и

как следует изменить, чтобы точка, соответствующая

задерживающему потенциалу, не изменила своего положения.

Ответ обоснуйте.

3) Абсолютно черное тело имеет температуру 2900 К. Какова масса

фотона в излучении, соответствующем максимуму излучательной

способности этого тела?

 

 

4) Как вы понимаете термин «корпускулярно- волновой дуализм»? К каким физическим объектам относится этот термин? Какая информация о микрочастицах вещества содержится в соотношениях неопределенностей Гейзенберга?

 

5) Запишите ψ-функцию для свободной частицы, имеющей энергию Е и импульс Р.

Какие свойства микрочастиц отражает это уравнение? Какую информацию о частице можно получить, зная ψ - функцию? Как это можно сделать? (запишите соответствующие действия, которые необходимо проделать с ψ - функцией).

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

В А Р И А Н Т № 9

 

1) Глаз воспринимает свет с длиной волны 0,5 мкм при мощности излучения не меньше 2,1*10 ^-18 Вт. Сколько фотонов попадает в этом случае на сетчатку глаза за одну секунду?

 

 

2) Изобразите на рисунке вольт – амперную характеристику

фотоэффекта. Какие изменения с вольт- амперной характеристикой

произойдут, если, не меняя параметров света, заменить материал

освещенного электрода так, что работа выхода электронов

увеличится? Ответ обоснуйте.

 

3) Температура абсолютно черного тела равна Т. Запишите формулу,

по которой можно определить энергию фотона в излучении,

соответствующем той длине волны, на которую приходится

максимум излучательной способности тела.

 

4) Что такое пси-функция? Каков её физический смысл?

 

 

5) Запишите одно из соотношений неопределенностей Гейзенберга. Какова причина появления погрешностей при определении величин, входящих в это соотношение? Как, используя это соотношение, определить какой теорией следует пользоваться при решении конкретной задачи: классической или квантовой механикой?

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. КВАНТОВАЯ ОПТИКА.

КОРПУСКУЛЯРНО - ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

 

 

В А Р И А Н Т № 10

 

 

1) Назовите явления, подтверждающие наличие волновых свойств у микрочастиц вещества. Какова длина волны де – Бройля для электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов 200 В?

 

 

2) Изобразите на рисунке вольт- амперную характеристику фотоэффекта. Какую информацию о фотоэлектронах можно

узнать, измерив силу ток насыщения и задерживающее напряжение?

Отметьте на графике эти точки и запишите соответствующие

соотношения.

3) Длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности абсолютно черного тела, уменьшилась в два раза. Как и во сколько раз при этом изменилась его интегральная энергетическая светимость?

 

4) Зависимость плотности вероятности обнаружения микрочастицы от её координаты в «потенциальной яме» шириной L изображена на графике. Какие свойства микрочастиц приводят к такой зависимости? Как выглядел бы график, если бы такие свойства у микрочастиц отсутствовали? Как по графику можно определить вероятность обнаружения частицы в первой четверти отрезка L. (ответ обоснуйте)

 

 

5) Каковы границы применимости классической механики к описанию движения микрочастиц вещества? На основании каких критериев можно определить допустимость использования классической механики при решении той или иной задачи о движении микрочастиц вещества?

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №3. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ

МЕХАНИКИ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

 

В А Р И А Н Т № 1

 

1) Запишите уравнение Шредингера для одномерной стационарной

задачи в общем виде и для частицы, находящейся в прямоугольной

бесконечно глубокой потенциальной яме. Поясните все буквенные

обозначения и физический смысл величины, относительно которой

записано уравнение.

 

2) Какую информацию об электроне в атоме водорода дает

орбитальное квантовое число? Какие значения оно может

принимать? Что вы можете сказать об энергии и

пространственной структуре атома водорода при значении

орбитального квантового числа