Физика, часть 2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОУ ВПО «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
В. В. Алексеев, В. Г. Приданов
ФИЗИКА
Часть 2
учебно-методический комплекс для студентов
факультета технологии и предпринимательства НГПУ
Новосибирск
2010
УДК 53(075.8)
ББК 22.3я73–1
НГПУ
А 471
Печатается по решению
Редакционно-издательского совета
Рецензенты:
доктор физико-математических наук, профессор,
заведующий кафедрой общей и теоретической физики НГПУ
Ю. Э. Овчинников;
доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики
НГТУ
Ю. Г. Пейсахович
Алексеев В. В.
А 471
Физика: учебно-методический комплекс для студентов факультета
технологии и предпринимательства / В. В. Алексеев, В. Г. Приданов.
–Новосибирск: Изд. НГПУ, 2010. Ч. 2 – 237 с.
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с
требованиями Государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по специальностям: 030600 «Технология и
предпринимательство»; 230700 «Сервис»; 030500.08 «Профессиональное
обучение». Содержит полный объем материалов для самостоятельного
освоения курса физики по разделам: «Оптика», «Элементы атомной физики»,
«Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц»; расширенный
анализ решения физических задач; перечень тестовых заданий для проверки
знаний; вопросы к экзамену; варианты контрольных работ, а также список
рекомендуемой литературы.
Адресован студентам факультета технологии и предпринимательства.
УДК 53(075.8)
ББК 22.3я73–1
©
Алексеев В. В., Приданов В. Г., 2010
©
ГОУ
ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический университет», 2010
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ УМК ....................................................................................... 6
1.1. Состав УМК....................................................................................................... 6
1.2. Содержание разделов физики «Оптика» и «Элементы атомной физики» ..... 6
1.2.1. Тематический план ..................................................................................... 6
1.2.2. Содержание отдельных тем ...................................................................... 6
1.3. Информационное обеспечение учебной дисциплины .................................. 8
1.3.1. Вопросы к экзамену ................................................................................... 8
1.3.2. Варианты контрольных работ ................................................................. 10
1.3.3. Список рекомендуемой литературы....................................................... 16
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫError! Bookm
3. ОПТИКА..................................................................................Error! Bookmark not defined.
Приложение Ф…………………………………………………………..
3.1. Геометрическая оптика .................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Основные законы...................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Полное внутреннее отражение................ Error! Bookmark not defined.
3.1.3. Принцип Ферма ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.4. Тонкая линза ............................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.5. Получение изображений с помощью зеркалError! Bookmark not defined.
3.1.6. Оптические приборы................................ Error! Bookmark not defined.
3.2. Волновые процессы ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Основные определения ............................ Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Уравнение волны ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Энергия, переносимая волной................. Error! Bookmark not defined.
3.2.4. Электромагнитные волны ....................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Волновая природа света ................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Интерференция световых волн ............... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Дифракция ................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществомError! Bookmark not
3.3.4. Поляризация света.................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Квантовая оптика ............................................ Error! Bookmark not defined.
3.4.1. Тепловое излучение ................................. Error! Bookmark not defined.
Приложение П……………………………
3.4.2. Коротковолновая граница тормозного рентгеновского излученияError! Book
3.4.3. Фотоэффект ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.4.4. Фотоны. Световое давление .................... Error! Bookmark not defined.
3.4.5. Эффект Комптона..................................... Error! Bookmark not defined.
4. ЭЛЕМЕНТЫ АТОМНОЙ ФИЗИКИ ................................Error! Bookmark not defined.
4.1. Боровская теория атома ................................. Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Модели строения атома. Опыт РезерфордаError! Bookmark not defined.
4.1.2. Спектры излучения атомов ..................... Error! Bookmark not defined.
4.1.3. Постулаты Бора ........................................ Error! Bookmark not defined.
4.1.4. Опыты Франка и Герца ............................ Error! Bookmark not defined.
4.1.5. Радиусы боровских орбит........................ Error! Bookmark not defined.
4.1.6. Энергия электрона .................................... Error! Bookmark not defined.
4.1.7. Энергетические уровни в атоме водородаError! Bookmark not defined.
4.2. Основы квантовой механики ......................... Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Гипотеза де Бройля .................................. Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Соотношение неопределенностей ГейзенбергаError! Bookmark not defined
4.2.3. Общие положения квантовой механики Error! Bookmark not defined.
4.2.4. Принцип Паули......................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.5. Многоэлектронные атомы ....................... Error! Bookmark not defined.
4.2.6. Периодическая система элементов......... Error! Bookmark not defined.
4.3. Спонтанное и вынужденное излучения........ Error! Bookmark not defined.
4.3.1. Поглощение, излучения ........................... Error! Bookmark not defined.
4.3.2. Использование вынужденного излученияError! Bookmark not defined.
5. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦError! Boo
5.1. Атомное ядро .................................................. Error! Bookmark not defined.
5.1.1. Состав ядра ............................................... Error! Bookmark not defined.
5.1.2. Энергия связи............................................ Error! Bookmark not defined.
5.1.3. Ядерные силы ........................................... Error! Bookmark not defined.
5.1.4. Модели ядра .............................................. Error! Bookmark not defined.
5.1.5. Изотопы ..................................................... Error! Bookmark not defined.
5.1.6. Радиоактивность ....................................... Error! Bookmark not defined.
5.1.7. Основной закон радиоактивного распадаError! Bookmark not defined.
5.1.8. Правила смещения при радиоактивном распадеError! Bookmark not define
5.1.9. Радиоактивный ряд урана ........................ Error! Bookmark not defined.
5.2. Ядерные реакции ............................................ Error! Bookmark not defined.
5.2.1. Определение ядерной реакции................ Error! Bookmark not defined.
5.2.2. Реакции под действием нейтронов ......... Error! Bookmark not defined.
5.2.3. Цепная реакция ......................................... Error! Bookmark not defined.
5.2.4. Термоядерные реакции ............................ Error! Bookmark not defined.
5.3. Элементарные частицы .................................. Error! Bookmark not defined.
5.3.1. Космическое излучение ........................... Error! Bookmark not defined.
5.3.2. Методы регистрации элементарных частицError! Bookmark not defined.
5.3.3. Виды взаимодействия элементарных частицError! Bookmark not defined.
5.3.4. Частицы и античастицы ........................... Error! Bookmark not defined.
5.3.5. Странные частицы .................................... Error! Bookmark not defined.
5.3.6. Классификация элементарных частиц ... Error! Bookmark not defined.
5.3.7. Кварковая модель структурирования элементарных частицError! Bookmar
6. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ «ОПТИКА» И «ЭЛЕМЕНТЫ
АТОМНОЙ ФИЗИКИ» ............................................................Error! Bookmark not defined.
Приложение 1 ................................................................................................... 233
Приложение 2 ................................................................................................... 235
1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ УМК
1.1. Состав УМК
В основу второй части учебно-методического комплекса
положены материалы следующих учебных пособий для студентов
высших учебных заведений: В. Г. Приданов «Краткий курс лекций по
общей физике»: часть 2. «Электричество и магнетизм. Оптика»; часть
3. «Элементы атомной физики. Элементы физики атомного ядра и
элементарных частиц» (Новосибирск, НГПУ, 2005). Использованы
также основные положения учебной программы по курсу общей
физики, составленной Л. А. Борыняком и Г. Ф. Сивых (Новосибирск,
НГПУ, 2001).
1.2. Содержание разделов физики
«Оптика» и «Элементы атомной физики»
1.2.1. Тематический план
№
п/
п
1
2
3
4
5
6
7
Тема
Геометрическая оптика
Волновые процессы
Волновая природа света
Квантовая оптика
Боровская теория атома
Основы квантовой механики
Спектры. Спонтанное и вынужденное
излучение
8 Атомное ядро
9 Ядерные реакции
10 Элементарные частицы
Итого
Лекци
и
(ч)
2
1
3.5
3.5
1
1
1
Семинар
ы
(ч)
4
–
4
4
3
–
–
Самост.
работа
(ч)
8
4
10
10
10
4
4
2
2
1
18
4
3
–
22
10
8
4
72
1.2.2. Содержание отдельных тем
Тема 1. Геометрическая оптика. Основные законы
геометрической оптики. Абсолютный и относительный показатели
преломления прозрачных веществ. Полное внутреннее отражение.
Принцип Ферма. Тонкая линза. Получение изображений с
помощью линз и зеркал. Оптические приборы.
Тема 2. Волновые процессы. Основные определения.
Уравнение волны. Энергия, переносимая волной. Интенсивность
волны. Электромагнитные волны. Следствия из уравнений
Максвелла.
Тема 3. Волновая природа света. Интерференция световых
волн. Условия светового минимума и максимума при наложении
когерентных световых волн. Дифракция Френеля и дифракция
Фраунгофера. Расчет дифракции на круглом отверстии и на
круглом диске. Взаимодействие электромагнитных волн с
веществом.
Поглощение света веществом. Закон Бугера.
Поляризация света. Закон Малюса. Двойное лучепреломление.
Тема 4. Квантовая оптика. Тепловое излучение. Закон
Кирхгофа. Закон Стефана–Больцмана. Закон смещения Вина.
Формула
Планка.
Коротковолновая
граница
тормозного
рентгеновского излучения. Фотоэффект. Законы фотоэффекта и их
объяснение. Фотоны. Световое давление. Эффект Комптона.
Двойственная корпускулярно-волновая природа света.
Тема 5. Боровская теория атома. Модели строения атома.
Опыт Резерфорда. Атомные спектры. Спектр атома водорода.
Обобщенная формула Бальмера. Постулаты Бора. Опыты Франка и
Герца. Дискретность энергетических уровней атома. Расчет
радиусов боровских орбит и энергии электрона. Энергетические
уровни в атоме водорода.
Тема 6. Основы квантовой механики. Гипотеза де Бройля.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Общие положения
квантовой механики. Уравнение Шредингера. Квантовые числа.
Принцип Паули. Расположение электронов в многоэлектронном
атоме. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.
Тема 7. Спектры. Спонтанное и вынужденное излучения.
Виды спектров. Спектральный анализ. Спектры поглощения.
Рентгеновские спектры. Молекулярные спектры. Спонтанное и
вынужденное излучения. Принцип действия лазера. Использование
лазерного излучения.
Тема 8. Атомное ядро. Состав ядра. Энергия связи. Ядерные
силы. Модели ядра. Изотопы. Радиоактивность. Виды
радиоактивного излучения. Основной закон радиоактивного
распада. Постоянная распада. Период полураспада. Правило
смещения при радиоактивном распаде. Радиоактивный ряд урана.
Тема 9. Ядерные реакции. Определение ядерной реакции.
Составление уравнения ядерной реакции. Реакции под действием
нейтронов. Цепная реакция. Управляемая цепная реакция.
Термоядерные реакции.
Тема 10. Элементарные частицы. Космическое излучение.
Методы регистрации элементарных частиц. Виды взаимодействия
элементарных частиц. Классификация элементарных частиц.
Кварковая модель структурирования элементарных частиц.
1.3. Информационное обеспечение учебной дисциплины
1.3.1. Вопросы к экзамену
Оптика
1. Основные законы геометрической оптики.
2. Полное внутреннее отражение.
3. Принцип Ферма.
4. Формула тонкой линзы.
5. Формула сферического зеркала.
6. Получение изображений с помощью линз и зеркал.
7. Оптические приборы.
8. Основные понятия о волновых процессах.
9. Когерентные волны.
10. Наложение световых колебаний.
11. Условия интерференционного минимума и максимума.
12. Способы получения когерентных волн.
13. Расчет интерференционной картины.
14. Интерференция света при отражении от тонких
пластинок.
15. Линии равного наклона и линии равной толщины.
16. Кольца Ньютона.
17. Практическое использование явления интерференции.
18. Дифракция Френеля.
19. Принципы Гюйгенса и Гюйгенса–Френеля.
20. Метод зон Френеля.
21. Расчет амплитуд колебаний при дифракции.
22. Расчет дифракции на круглых отверстии и диске.
23. Дифракция Фраунгофера.
24. Дифракционная решетка.
25. Дисперсия света и дисперсия вещества.
26. Преломление света в призме.
27. Дифракционный и призматический спектры.
28. Нормальная и аномальная дисперсия.
29. Поглощение света веществом.
30. Излучение Вавилова–Черенкова.
31. Естественный и поляризованный свет.
32. Закон Малюса.
33. Способы получения поляризованного света.
34. Практическое использование поляризованного света.
35. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
36. Законы Стефана–Больцмана и Вина.
37. Формула Планка.
38. Коротковолновая граница тормозного рентгеновского
излучения.
39. Законы фотоэффекта и их объяснение.
40. Световое давление.
41. Эффект Комптона.
Элементы атомной физики
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Модель атома Резерфорда.
Спектр излучения атома водорода.
Постулаты Бора.
Опыты Франка и Герца.
Расчет орбит электрона по Бору.
Гипотеза де Бройля.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Общие понятия квантовой механики.
Многоэлектронные атомы.
Периодическая система элементов.
Спектральный анализ.
Спонтанное и вынужденное излучения.
Принцип действия лазера.
Состав ядра.
Энергия связи
Ядерные силы.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Изотопы.
Радиоактивное излучение.
Основной закон радиоактивного распада.
Правило смещения при радиоактивном распаде.
Радиоактивный ряд урана.
Ядерные реакции.
Реакция под действием нейтронов.
Цепная реакция.
Термоядерные реакции.
Космическое излучение.
Методы регистрации элементарных частиц.
Виды взаимодействия элементарных частиц.
Классификация элементарных частиц.
Кварковая модель строения элементарных частиц.
1.3.2. Варианты контрольных работ
Вариант 1
1. Предмет расположен на расстоянии 15 см от вершины
вогнутого зеркала на его оптической оси. Изображение получилось
на расстоянии 30 см от зеркала. Найти: куда и на сколько
сместится изображение, если предмет приблизить к зеркалу на 1 см .
[Удалится от зеркала на 5 см.]
2. Зеркала Френеля расположены так, что ребро между ними
находится на расстоянии r  20 см от параллельной ему щели и на
расстоянии l  180 см от экрана. Какой угол  должны
образовывать зеркала, чтобы на экране расстояние от произвольной
первой до пятой темной полосы равнялось 14 мм при освещении
красным светом   700 нм ? [   3.44 ']
3. Пластинка толщиной d1  3.8 мм пропускает D1=0.84
падающего на нее светового потока. Вторая пластинка из того же
вещества толщиной d 2  9.0 мм пропускает D2=0,70 того же
светового потока. Найти коэффициент поглощения этого вещества.
Свет падает нормально. [   35 м 1 ]
4. Черное тело нагрели от температуры T1  500 K до
температуры T2  2000 K . Определить: 1) во сколько раз
увеличилась его энергетическая светимость; 2) как изменилась
длина волны, соответствующая максимуму спектральной
плотности энергетической светимости. [ 256 раз ; уменьшилас ь на
4.35 мкм ]
5. Какой длиной волны должен обладать фотон, чтобы его
релятивистская масса была равна массе покоя электрона? [ 2.42 пм ]
6. Наибольшая длина волны спектральной водородной линии
Лаймана 121.6 нм . Вычислить наибольшую длину волны в серии
Бальмера. [ 656.6 нм ]
7. Найти плотность ядерного вещества. Считать, что в ядре с
массовым числом А все нуклоны (нейтроны и протоны) плотно
упакованы в пределах его радиуса. [ 2.62  1017 кг м 3 ]
Вариант 2
1. Луч света преломляется на границе воздух – стекло. При
каком угле падения преломленный луч образует с отраженным угол
в 90°? Каков наименьший угол между отраженным и
преломленным лучами? [ tg  n , где n – показатель преломления]
2. Радиус 4-й зоны Френеля для плоского волнового фронта
r4  3 мм . Определить радиус 12 -й зоны из той же точки
наблюдения. [ r12  5.2 мм ]
3. Частично поляризованный свет пропускается через
поляризатор. При повороте поляризатора на 45° относительно
положения, соответствующего максимальной интенсивности
выходящего пучка, интенсивность света уменьшается в 1.5 раза.
Определить отношение интенсивностей в естественной и
поляризованной части падающего пучка света. [ Iест I пол  1]
4. Красная граница фотоэффекта для платины лежит около
198 нм . Если платину прокалить при высокой температуре, то
красная граница фотоэффекта станет равной 220 нм . На сколько
электрон-вольт-прокаливание
уменьшает
работу
выхода
электронов? [На 0.6 эВ ]
5. Сколько элементов содержится в ряду между теми, у
которых длины волн К – линий 193 пм и 154 пм ? [ Со, Ni ]
6. Переход электрона в атоме водорода с n-й орбиты на k-тую
k  1 сопровождается излучением фотона с длиной волны
  102.6 нм . Найти радиус n-й орбиты. [ 476 пм ]
7.
Вычислить
[ Е  7.15 МэВ ]
энергию
реакции
9
2
4
7
4 Be 1 H 2 He 3 Li .
Вариант 3
1. Показатель преломления стекла равен 1.52 . Найти
предельные углы полного внутреннего отражения для
поверхностей раздела: 1) стекло – воздух; 2) вода – воздух; 3)
стекло – вода. [41°8';48°45';61°10']
2. В каких пределах может изменяться толщина пластинки
с n  1.5 , чтобы в отраженном свете наблюдалось совпадение линий
равного
наклона
для
и
1  550 нм
2  525 нм ?
[ bmin  3.76 мкм; bmax  5.04 мкм ]
3. Во сколько раз интенсивность молекулярного рассеяния
синего света 1  460 нм  больше интенсивности рассеяния
красного света 2  650 нм  ? [в 4 раза]
4. Световой поток мощностью N  9 Вт нормально падает на
поверхность площадью S  10 см 2 , коэффициент отражения
которой   0.8 . Какое давление при этом испытывает данная
поверхность? [ р  54 мкПа ]
5. Принимая для молибдена поправку   1, найти при каком
наименьшем напряжении на рентгеновской трубке с молибденовым
анодом проявятся линии серии К . [U  17.2 кВ ]
6. Найти энергию связи ядер: 1) 13 Н и 2) 23 Не . Какое из этих
ядер более устойчиво? [ Е Н  8.5 МэВ; Е Не  7.7 МэВ; ядро
3
1Н
более устойчиво, чем 23 Не ]
7. Какую минимальную энергию должен иметь  -квант для
вырывания нейтрона из ядра 126C ? [ E  18.6 МэВ ]
Вариант 4
1. Фокусное расстояние двояковыпуклой стеклянной линзы
( n  1.5 ), у которой радиусы кривизны поверхности одинаковы,
равно 25 см. Где соберутся падающие на линзу параллельные
оптической оси лучи, если позади линзы находится вода? [Лучи
соберутся в фокусе; f = 50 см]
2.
В
точке
находится
точечный
источник
А
монохроматического света   500 нм . Диафрагма с отверстием
радиусом 1 мм перемещается из точки, отстоящей от точки А на
50 см , в точку, отстоящую от А на 1.5 м . Сколько раз будет
наблюдаться затемнение в точке В , если АВ  2 м ? [1 раз ]
3. Естественный свет падает на стеклянную призму (рис. 1).
Определить угол  между гранями призмы, если отраженный луч
максимально поляризован. [  = 32°]
Рис. 1
4. Какое количество энергии излучает один квадратный
1с?
сантиметр затвердевающего свинца в
Отношение
энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно
черного тела для этой температуры считать равным 0.6 . [ 0.44 Дж ]
5. Переход электрона в атоме водорода с n-й орбиты на k-тую
k  1 сопровождается излучением фотона с длиной волны
  102.6 нм . Найти радиус n-й орбиты. [ 476 пм ]
6. Определить постоянную радиоактивного распада радия
226
88 Ra . Какая доля от первоначального числа атомов распадается за
3100 лет ? [   1.4  10 11 с 1 ; R  0.74 ]
7. При сгорании ядерного топлива на атомной электростанции за
1 с выделяется приблизительно 28.5 МДж энергии. Сколько
ядерного горючего расходует станция за сутки, если принять, что
один атом урана 235
92 U при делении на два осколка выделяет 200 МэВ
энергии? [ 30 г ]
Вариант 5
1. Радиус кривизны вогнутого зеркала – 40 см . Найти
положение предмета, при котором его изображение будет
действительным и увеличенным в два раза; мнимым и
увеличенным в два раза. [ a  30 см; а  10 см ]
2. Радиус кривизны плосковыпуклой линзы – 4 м . Чему равна
длина волны  падающего света, если радиус 5-го светлого кольца
в отраженном свете равен 3.6 мм ? [   720 нм ]
3. Свечение Вавилова–Черенкова наблюдается в бензоле.
Определить скорость электрона и скорость света в бензоле, если
угол между направлением свечения и направлением скорости
электрона равен 38°30'. Показатель преломления бензола – 1.5 .
[ 2  108 м с ; 2.56  108 м с ]
4. Какое количество энергии излучает один квадратный
1с?
сантиметр затвердевающего свинца в
Отношение
энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно
черного тела для этой температуры считать равным 0.6 . [ 0.44 Дж ]
5. Изменение длины волны рентгеновских лучей при
комптоновском рассеянии 2.4 пм . Вычислить угол рассеяния и
энергию, переданную при этом электронам отдачи, если длина
900 ;24 кэВ ]
волны рентгеновских лучей до взаимодействия 10 пм . [90°;
6. Возбужденный атом водорода при переходе в основное
состояние испустил последовательно два кванта с длинами волн
o
40510А и 972.5А . Определить энергию первоначального
состояния атома и соответствующее ему квантовое число.
[ Е  0.545 эВ; n  5 ]
7.
Радиоактивный
препарат,
имеющий
активность
А  3.7  109 с 1 , помещен в калориметр теплоемкостью 4.19 Дж К .
Найти повышение температуры в калориметре за 1час , если
известно, что данное радиоактивное вещество испускает частицы с
энергией 5.3 МэВ . [ t  2.7 K ]
Вариант 6
1. Фокусное расстояние объектива и окуляра микроскопа равны
f1  5 мм и f 2  5 см соответственно. Предмет помещен на
расстоянии 0.1 мм от переднего фокуса объектива. Найти длину
тубуса микроскопа и его увеличение для нормального глаза.
[ d  0.3 мм; Q  250]
2. Свет от точечного монохроматического источника падает на
диафрагму с круглым отверстием, радиус которого может меняться
произвольно. На экране, расположенном на расстоянии l1  125 см
от диафрагмы, получилась дифракционная картина. Найти длину
волны падающего света, если в центре дифракционной картины
максимум наблюдается при r1  1 мм , а следующий за ним – при
r2  1.29 мм . Расстояние от источника до диафрагмы l2  100 см .
[   0.6 мкм ]
3. На пути плоскополяризованного луча поместили пластинку
кварца, вырезанную параллельно оптической оси кристалла. Какой
толщины должна быть пластинка, чтобы образующаяся разность
хода между обыкновенным и необыкновенным лучами составила
1 4 длины волны желтого света   589 нм . Максимальный
показатель преломления необыкновенного луча данной длины
волны 1.553 , а обыкновенного – 1.543 . [ d  14.7 мкм ]
4. Работа выхода электрона из платины равна 6.3 эВ.
Определить красную границу фотоэффекта.
5. Найти энергию фотона, соответствующего наименьшей
длине волны в ультрафиолетовой серии водорода. [ 2.2  10 18 Дж ]
6. Больному ввели внутривенно раствор объемом 1 см3,
24
Na активностью
содержащий искусственный радиоизотоп натрия 11
A0  2000 c 1 . Активность крови объемом 1 см3, взятой через
5 часов , оказалась А  0.27 с 1 . Найти объем крови человека.
[V  5.91 л ]
7. Какое количество воды можно нагреть от 0°С до кипения,
если использовать все тепло, выделяющееся при реакции 37 Li p,  ,
при полном разложении 1 г лития? [ 0.55  10 6 кг ]
Вариант 7
1. Над горизонтальной стеклянной плоскопараллельной
пластинкой с n = 1.60 имеется слой воды:
а) найти угол падения на границу стекло–вода такого луча,
который после преломления на этой границе падает на границу
вода–воздух под предельным углом полного внутреннего
отражения;
б) найти предельный угол полного внутреннего отражения для
n


границы стекло–воздух.  Sini1  2 n 

1
2. На щель шириной а  0.1 мм падает нормально пучок
монохроматического света   500 нм . Дифракционная картина
наблюдается на экране, находящемся в фокальной плоскости
линзы, оптическая сила которой D  5 дптр . Найти расстояние
между минимумами во втором порядке. [ r  4 мм ]
3. Концентрация раствора сахара, налитого в стеклянную
трубку, – 0.3 г см 3 . Этот раствор вращает плоскость поляризации
монохроматического света на 25°. Определить концентрацию
раствора в другой такой же трубке, если он вращает плоскость
поляризации на 20°. [ 375 кг м 3 ]
4. Какую длину волны должен иметь фотон, чтобы его масса
была равна массе покоящегося электрона. [  0.02426А]
5. В результате эксперимента найдена граничная частота
   5.5 108 гц К-серии характеристического рентгеновского
излучения некоторого элемента. Что это за элемент? [Молибден]
6. За какой промежуток времени скорость радиоактивного
распада уменьшится в два раза? [t  ln2  ]
7. Какое количество воды можно нагреть от 0°С до кипения,
если использовать все тепло, выделяющееся при реакции 37 Li p,  ,
при полном разложении 1 г лития? [ 0.55  10 6 кг ]
1.3.3. Список рекомендуемой литературы
1. Савельев И. В. Курс общей физики /И. В. Савельев. – М.:
ООО «Изд-во Астрель», 2003. – Кн. 4. Оптика.
2. Савельев И. В. Курс общей физики /И. В. Савельев. – М.:
ООО «Изд-во Астрель», 2003. – Кн. 5. Физика атомного ядра и
элементарных частиц.
3. Сивухин Д. В. Общий курс физики: в 3 т. / Д. В. Сивухин. –
М.: Наука, 1998.
4. Трофимова Т. И. Курс физики /Т. И. Трофимова. – М.:
Высшая школа, 2000.
5. Детлаф А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. –
М.: Высшая школа, 2000.
6. Приданов В. Г. Краткий курс лекций по общей физике: в 2 ч.
/В. Г. Приданов. – Новосибирск: Изд. НГПУ, 2005.
7. Учебная программа по курсу общей физики / Л. А. Борыняк,
Г. Ф. Сивых. – Новосибирск: Изд. НГПУ, 2001.
8. Шпольский Э. В. Атомная физика: в 2 т. / Э. В. Шпольский. –
М.: Наука, 1974.
9. Широков Ю. М. Ядерная физика / Ю. М. Широков, Н. П. Юдин.
– М.: Наука, 1980.