Задача 9

реклама
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
Скачать