Задача 9. Поляризация света. Тепловое излучение. Квантовые свойства света. На рис. 9.0-9.9 показаны две находящиеся в вакууме зеркальные сферы 1 и 2 радиусами R1 и R2, расстояние между центрами которых равно r1 2. Кроме них имеется еще маленький шарик 3 диаметром d3, который является абсолютно серым телом с коэффициентом поглощения a3. Углы φ1 2 и φ1 3 студент задает самостоятельно в соответствии с радиусом и указаниями к нему. В сферах сделаны маленькие отверстия S1 и S2 диаметрами d1 и d2 так, что они находятся в пределах видимости друг друга и шарика 3. Как этого добиться, показано на рис. 9. Проводятся внешние касательные к окружностям в плоскости xy (прямые АВ и СД, перпендикулярные соответствующим радиусам окружностей). Затем из точки 3 проводятся касательные 3Е и 3F к тем же окружностям, которые касаются окружностей в ближних друг к другу частях. Участки окружностей АЕ и ВF находятся в пределах видимости друг друга и шарика 3. Отверстие S1 выбирается в любом месте участка АЕ (его положение задается углом φ1), а отверстие S2 в любом месте участка ВF (его положение задается углом φ2). Для того, чтобы не ошибиться с заданием углов φ1 и φ2, сделайте свой рисунок в масштабе, используя указанные в таблице размеры и заданные Вами углы φ1 2, φ1 3. В сфере 1 внутри находится резистор сопротивлением R, подсоединенный к источнику с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r, находящимся далеко снаружи (на рисунке эти элементы не показаны; сопротивлением проводов пренебречь). Выполнить следующие задания: 1. Допустим, что шарик 3 отсутствует. Найти установившиеся температуры внутри сфер 1 и 2. 2. Найти температуры полостей и шарика 3 в случае, когда он присутствует. 3. Найти длины волн, соответствующие максимумам излучательностей для полостей и шарика 3. 4. Допустим, что шарик 3 сделан из металла с работой выхода электронов А. Найти интервал длин волн и интервал частот фотонов, которые вызывают фотоэффект и при этом максимальные скорости фотоэлектронов лежат в интервале (V1, V1+ΔV). 5. Какое количество фотонов, вылетающих из отверстия S1 и достигающих шарика 3, обладает свойством, описанным в пункте 4. 6. Какой максимальный импульс передается шарику таким фотоном, для которого максимальная скорость фотоэлектронов равна V1? 7. Найти суммарную силу давления на шарик 3 излучения отверстий S1 и S2. 8. Найти силу давления излучения на каждую из сфер. 9. Пусть шарик 3 отсутствует, а на прямой, соединяющей отверстия S1 и S2, перпендикулярно этой прямой установлен несовершенный поляризатор с коэффициентами пропускания по интенсивности в главных плоскостях αII и α┴. Считая, что энергия, поглощаемая в поляризаторе, отводится из системы, найти установившиеся температуры полостей. Какова будет интенсивность и степень поляризации света на выходе из поляризатора? 10. Считая, что поглощаемая в поляризаторе энергия из системы не отводится и принимая поляризатор за серое тело с коэффициентом поглощения ап, выполнить задание п. 9. Численные значения заданы в таблице 9. Таблица 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R1 , см 10 12 14 16 15 17 18 19 20 22 R2, см 8,0 10 12 10 11 12 14 15 16 18 r1 2 , см 40 55 60 65 50 65 70 75 80 90 r1 3 , см 70 80 75 70 40 55 40 45 50 70 d3 , мм 0,5 1,0 2,0 0,75 0,90 1,80 0,80 1,90 1,75 1,5 а3 0,30 0,70 0,60 0,45 0,85 0,65 0,55 0,40 0,80 0,90 d1, мм 1,0 1,2 1,4 1,3 1,8 1,1 1,5 1,6 1,7 2,0 d2, мм 0,80 0,60 0,70 1,0 2,0 1,4 1,2 1,8 1,9 0,80 R, Ом 4,0 5,5 1,0 1,5 0,4 0,8 2,7 8,5 8,0 8,5 r, Ом 1,0 1,5 3,0 0,5 0,6 1,2 0,8 4,0 3,5 2,0 ε, В 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 14,5 13,5 12,5 11,5 10,5 А, V1∙10-6, эВ м/с 1,00 1,00 1,20 1,20 1,15 1,15 1,40 1,35 4,00 1,45 5,00 1,50 4,50 1,40 1,35 1,25 1,25 1,30 1,10 1,10 ΔV, м/с 1000 990 1100 1200 1400 1600 1800 1700 1500 1300 αII α┴ ап 0,9025 0,8100 0,7225 0,4900 0,4225 0,3600 0,3025 0,9409 0,7921 0,6084 0,01 0,04 0,09 0,02 0,03 0,05 0,06 0,07 0,10 0,08 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,45 0,35 0,25 0,15