Практическое занятие по физике

Электродинамика
Электрический заряд
Электрическое поле в вакууме
Работа электрических сил
Потенциал электростатического поля
Графическое изображение электростатического поля
Практическое занятие по физике
Тепловое излучение
Специальная теория относительности

Законы фотоэффекта

Теория атома водорода по Бору
Волновые свойства микрочастиц
Контрольная работа № 1
Уравнение Шредингера
Квантовая модель атома водорода
Многоэлектронные атомы. Принцип Паули

Квантовая теория свободных электронов в металле

Нерелятивистская квантовая механика
Атомное ядро. Закон радиоактивного распада.
Изучить экзоэнергетические реакции деления и синтеза.
Лекции и конспекты по физике

Векторы электромагнитного поля

Закон электромагнитной индукции
Теорема Гаусса в дифференциальной форме
Векторные операции в различных системах координат
Силовые линии и эквипотенциальные поверхности
Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков.
Поле внутри проводящего тела в условиях электростатики
Плоскопараллельное поле
Ёмкость
Поле и ёмкость параллельных несоосных цилиндров
Формулы Максвелла
Ротор (вихрь)
Электрическое поле в проводящей среде
Магнитное поле постоянных токов
Расчет магнитных экранов
Энергия магнитного поля
Переменное электромагнитное поле в неподвижной среде
Плоская волна в проводящей среде
Теорема Умова-Пойнтинга
Поверхностный эффект
Атомная физика
Атомные ядра

РАДИОАКТИВНОСТЬ

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
 

Практическое занятие № 3

Тема: Законы фотоэффекта. Эффект Комптона.

Цель занятия: Изучить законы квантовой теории излучения.

Время, отведённое на проведение занятия 2 часа.

Порядок проведения занятия:

повторить теоретический материал;

решить типовые задачи;

решить самостоятельно предложенные задачи;

опрос по теории.

Основные теоретические положения.

1) Законы Столетова.

2) Гипотеза Эйнштейна: электромагнитная энергия распространяется в виде отдельных порций (квантов) – фотонов с энергией.

3) Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Работа выхода , - кинематическая энергия электрона при вылете.

, где U3 – задерживающая разность потенциалов, j - потенциал металлической поверхности при длительном освещении.

4) Эффект Комптона (изменение длины волны при рассеянии рентгеновского излучения на свободных электронах).


 


Рис. 3.1

l’ - длина волны рассеянного излучения,

l - длина волны падающего излучения,

me – масса электрона,

- угол рассеяния.

5) Давление света

r - коэфф. отражения, n – концентрация фотонов, I – интенсивность волны.

Типовые задачи

19.14В. Найти работу выхода, максимальную скорость и задерживающий потенциал, если lкр = 2750 А, а свет имеет l = 1800 А.


19.32B. Найти энергию рассеянного кванта при наблюдении эффекта Комптона, если при  энергия электрона равна половине начальной энергии кванта.

Рис. 3.2

19.26B. Найти давление света на стенки электрической 100 – ваттной лампы. Колба лампы представляет собой сферический сосуд радиусом 5 см. Стенки лампы отражают 4% (и 6 % пропускают) падающего на них света. Вся мощность идет на излучение.

Дано:

N = 100 Вт.

r = 0.05 м.

p - ?

F - ?

 

p = pотр + pпогл

rотр = 1 rпогл = 0

F = p× 4pr2.

Задачи для самостоятельного решения.

  1) Вывести формулу для эффекта Комптона.

  Рис. 3.3

 Закон сохранения энергия - импульса в рамках СТО, для электрона первоначально покоившегося.

Возведем в квадрат.

m02c4 + h2n2 + h2n’2 + 2m0c2hn - 2m0c2hn’ – 2h2×nn’ = p2c2 + m02c4

h2n2 + h2n’2 – 2h2nn’cos = p2c2

Приравняем левые части

h2n2 + h2n’2 + 2m0c2hn - 2m0c2hn - 2m0c2hn’ - 2h2nn’ = h2n2 + h2n’2 – 2h2nn’cos

m0c2(n - n’) = hnn’(1 – cos)

m0c(l’ - l) = h(1-cosÞ  

 - комптоновская длина волны. Очевидно, что эффект максимален для частиц наименьшей массы (при наличии у них заряда).

2) Оценить D по порядку величины.

То есть эффект заметен лишь для рентгеновского излучения.

3)Вывести формулу для давления света

 - сила, возникающая под действием одного фотона.

F = fl× DN

DN = n×S×c×Dt;

, если поглощен фотон.

, если отражен. Рис. 3.4

,

где w- плотность энергии. I – интенсивность волны.

Работа выхода для лития А = 2,4 эВ. Каким будет потенциал шарика радиусом 2 см, если его осветить светом с длиной волны

 l = 5×10-7 м.?;

Теоретические вопросы

Что такое фотоэффект?

Сформулируйте законы Столетова.

В чем отличие гипотез Планка и Эйнштейна.

Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Что такое дуализм?

В чем смысл эффекта Комптона?

На какую поверхность давление света больше на белую или черную?

Атомное ядро. Закон радиоактивного распада