Практическое занятие по физике

Практическое занятие №5.

Тема: Волновые свойства микрочастиц. Гипотеза де Бройля.

Цель занятия: Ознакомиться с волновыми свойствами микрочастиц и правилами расчёта длины волны де Брой.

Время, отведённое на проведение занятия 2 часа.

Порядок проведения занятия:

повторить теоретический материал;

решить типовые задачи;

решить самостоятельно предложенные задачи;

информация о порядке проведения контрольной работы.

Основные теоретические положения.

1) Гипотеза де Бройля – не только поле, но и вещество обладает двойственными свойствами.

2)

3) ,4)

5)  при v << c;

(m – m0)c2 = eDj при v £ c.

6)  

7) ,

Типовые задачи

Вывести l для релятивистской частицы с кинетической энергией Ek.

 , 

Сколько волн де Бройля укладывается на орбите атома водорода с номером n?

mvr = n

,

Вывести связь vf и vгр.


Задачи для самостоятельного решения.

1) Найти длины волны де Бройля l протона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов. U: 1) 1 КВ,2) 1 МВ.

1)  

e = 1,6×10-19 Кл.

m = 1,6×10-27 кг. 

2) Ek = eU2

2) Определить длину волны де Бройля электронов, бомбардирующих антикатод рентгеновской трубки, если граница сплошного рентгеновского спектра приходится на длину волны. l = 3 нм.

Электрон движется по окружности радиусом r = 0,5 см в однородном магнитном поле с индукцией В = 8 мТл. Определить длину волны де Бройля l электрона.

  Рис. 5.1

На грань кристалла под углом a = 60° к ее поверхности падает параллельный пучок электронов, движущихся с одинаковой скоростью. Определить эту скорость, если электроны испытывают интерференционное отражение I порядка. Расстояние l между атомными плоскостями кристалла равно 0,2 нм.

Рис. 5.2

Если v<<c, то решение завершено, если v > c, значит следует учитывать зависимость массы от скорости.

Какую скорость регистрирует прибор – фазовую или групповую?

Волновой пакет образован двумя плоскими монохроматическими волнами. Найти фазовую и групповую скорость

 

,

Найти выражение для фазовой скорости v = w / k в релятивистском и нерелятивистском случае.

т.к  имеем ,

если v < c.

при v £ c.


Теоретические вопросы

Сформулировать гипотезу де Бройля.

Записать формулу де Бройля.

Что такое волновой пакет (группа волн)?

Чем отличаются фазовая и групповая скорости?

Что такое дисперсия?

Можно ли наблюдать волновые свойства у объектов микромира? Макромира? Каким образом?

Оценить длину волны для человека и электрона в атоме водорода.

В Заключительной части – информация о порядке проведения контрольной работы и образцы заданий:

При увеличении Т черного тела в два раза длина волны lmax уменьшилась на Dl = 400 нм. Определить Т1 и Т2.

Вычислить скорость частицы, если m = 3 m0.

Определить vmax для электронов, вылетающих из металла, если после длительного освещения металл имеет потенциал U= 0,9 В.

Монохроматическое излучение с l = 500 нм падает нормально на плоскую зеркальную поверхность и давит на нее с силою F = 10 нН. Определить число фотонов падающих на эту поверхность ежесекундно.

Атомное ядро. Закон радиоактивного распада