Библиографический список. 6.01. Определить максимальную энергию фотона серии Пашена в спектре излучения атомарного водорода

Задачи

6.01. Определить максимальную энергию фотона серии Пашена в спектре излучения атомарного водорода.

6.02. Найти наибольшую и наименьшую длины волн в первой инфракрасной серии водорода (серия Пашена),

6.03. Определить энергию фотона, испускаемого атомом водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую.

6.04. Фотон выбивает из атома водорода, находящегося в основном состоянии, электрон с кинетической энергией . Определить энергию фотона.

6.05. Электрон в атоме водорода находится на втором энергетическом уровне. Определить кинетическую Т, потенциальную П иполную Е энергию электрона. Ответ выразить в электрон-вольтах.

6.06. Вычислить по теории Бора частоту обращения электрона в атоме водорода, находящегося в возбужденном состоянии, определяемом главным квантовым числом .

6.07. Невозбужденный атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны . Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус электронной орбиты возбужденного атома водорода.

6.08. В однозарядном ионе электрон перешел со второго энергетического уровня на первый. Определить длину волны излучения, испущенного ионом гелия.

6.09. Вычислить по теории Бора радиус первой боровской орбиты и скорость электрона на этой орбите для иона Не⁺.

6.10. Определить первый потенциал возбуждения и энергию ионизации , иона Не⁺, находящегося в основном состоянии.

6.11. Сколько длин волн де Бройля уложится на третьей орбите однократно ионизированного возбужденного атома гелия?

6.12. Электрон обладает кинетической энергией . Во сколько раз изменится длина волны де Бройля, если кинетическая энергия Т электрона возрастает вдвое?

6.13. Определить кинетическую энергию Т электрона, дебройлевская длина волны которого равна комптоновской длине волны .

6.14. Определить длины волн де Бройля электрона и протона, прошедших одинаковую ускоряющую разность потенциалов .

6.15. Кинетическая энергия Т электрона равна его энергии покоя . Вычислить длину волны де Бройля для такого электрона.

6.16. Электрон обладает кинетической энергией . Определить величину дополнительной энергии , которую необходимо сообщить электрону для того, чтобы дебройлевская длина волны уменьшилась вдвое.

6.17. Определить дебройлевскую длину волны электрона, кинетическая энергия которого .

6.18. Определить скорость электрона, при которой длина волны де Бройля .

6.19. Вычислить длину волны де Бройля электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов , равную: 1) 1 кВ; 2) 1 MB.

6.20. Какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы дебройлевская длина волны была равна: 1) 1 нм; 2) 1 пм?

6.21. Энергия связи ядра, состоящего из трех протонов и четырех нейтронов, равна . Определить массу нейтрального атома, обладающего этим ядром.

6.22. В ядерной реакции выделяется энергия . Определить массу атома , если масса атома равна .

6.23. Определить массу изотопа , если изменение массы при образовании ядра составляет .

6.24. Какую массу воды можно нагреть от 0⁰ С до кипения, если использовать все тепло, выделяющееся при реакции при полном разложении 1 г лития?

6.25. Определить энергию связи ядер и . Какое из этих ядер наиболее устойчиво?

6.26. Определить энергию β - распада ядра углерода .

6.27. Определить наименьшую энергию, необходимую для разделения ядра углерода на три одинаковые части.

6.28. Какой изотоп образуется из после трех – распадов и двух – распадов? Напишите вариант промежуточных реакций.

6.29. Найти энергию связи, приходящуюся на один нуклон в ядре атома кислорода .

6.30. Вычислить энергию ядерной реакции

.

Указать, освобождается или поглощается энергия при этой реакции.

6.31. Из каждого миллиарда атомов препарата радиоактивного изотопа каждую секунду распадается 1600 атомов. Определить период Т полураспада.

6.32. Активность а препарата некоторого изотопа за время суток уменьшилась на 30%. Определить период Т полураспада этого препарата.

6.33. Найти среднюю продолжительность жизни атомов радия .

6.34. На сколько процентов уменьшится активность препарата радона () за время суток?

6.35. Найти период полураспада Т радиоактивного препарата , если его активность за время суток уменьшилась на 62% по сравнению с первоначальной.

6.36. Определить, какая доля радиоактивного препарата распадается в течение времени лет.

6.37. Определить массу препарата изотопа , имеющего активность .

6.38. Определить число N ядер, распадающихся в течение времени:

1) сутки; 2) год, в радиоактивном препарате церия массой .

6.39. Во сколько раз уменьшится активность препарата через время суток?

6.40. Счетчик α-частиц, установленный вблизи препарата , при первом измерении регистрировал частиц в минуту, а через время

суток — только . Определить период Т полураспада препарата.

Приложение

СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ

Таблица1.

Основные физические постоянные (округленные значения)

Физическая постоянная	Обозначение	Числовые значения
Ускорение свободного падения	g	9,81 м/с^2
Гравитационная постоянная	γ	6,67 ·10^-11 м^3/(кг·с^2)
Число Авогадро	NA	6,02 ·10^23 моль^-1
Универсальная газовая постоянная	R	8,31 Дж/ (моль ·К)
Постоянная Больцмана	k	1,38 ·10^-23 Дж/К
Заряд электрона	Е	1,60 ·10^-19 Кл
Скорость света в вакууме	с	3,00 ·10^8 м/с
Постоянная закона Стефана- Больцмана	σ	5,67 ·10^-8 Вт/(м^2 ·К^4)
Постоянная закона смещения Вина	в	2,90 ·10^-3 м·К
Постоянная второго закона Вина	С	1,3 ·10^-5 Вт/(м^3·К^5)
Постоянная Планка	h	6,63 ·10^-34 Дж ·с
Постоянная Планка, деленная на 2π	ħ	1,05 ·10^-34 Дж·с
Постоянная Ридберга (для атома водорода )	R	1,097 ·10^7 м^-1
Радиус первой боровской орбиты	ri	0,529 ·10^-10 м
Комптоновская длина волны электрона	Λ	2,43 ·10^-12 м (2,43 пм)
Магнетон Бора		0,927 ·10^-23 А·м^2
Энергия ионизации атома водорода	Ei	2,18 ·10^-18 Дж(13,6эВ)
Атомная единица массы	а.е.м.	1,660 ·10^-27 кг
Коэффициент пропорциональности между энергией и массой	c^2	9,00 ·10^16 Дж/кг (931 МэВ/а. е. м.)

Таблица 2

Некоторые астрономические величины

Наименование	Величина (среднее значение)
Радиус Земли	6,37 · 10^6м
Масса Земли	5,98 · 10^24 кг
Радиус Солнца	6,95 · 10^8 м
Масса Солнца	1,98 · 10^30 кг
Радиус Луны	1,74 · 10^6м
Масса Луны	7,33 · 10^22 кг
Расстояние от центра Земли до центра Солнца	1,49 · 10^11 м
Расстояние от центра Земли до центра Луны	3,84 · 10^8м

Таблица 3

Плотность твердых тел

Твердое тело	Плотность, кг/м^3	Твердое тело	Плотность, кг/м^3
Алюминий	2,7 ·10^3	Медь	8,9 ·10^3
Барий	3,5 ·10^3	Никель	8,9 · 10^3
Ванадий	6,0 · 10^3	Свинец	11,3 · 10^3
Висмут	9,8 · 10^3	Серебро	10,5 · 10^3
Железо	7,8 · 10^3	Цезий	1,9 · 10^3
Литий	0,53 · 10^3	Цинк	7,1 · 10^3

Таблица 4

Плотность жидкостей

Жидкость	Плотность, кг/м^3	Жидкость	Плотность, кг/м^3
Вода (при 4^0 С)	1,00 · 10^3	Ртуть	13,6 · 10^3
Глицерин	1,26 · 10^3	Спирт	0,80 · 10^3
		Сероуглерод	1,26 · 10^3

Таблица 5

Эффективный диаметр молекулы

Газ	Диаметр, м	Газ	Диаметр, м
Азот	3,0 · 10^-10	Гелий	1,9 · 10^-10
Водород	2, 3 · 10^-10	Кислород	2,7 · 10^-10

Таблица 6

Диэлектрическая проницаемость

Вещество	Проницаемость	Вещество	Проницаемость
Парафин	2,0	Вода
Стекло	7,0	Масло трансформаторное	2,2

Таблица 7

Удельное сопротивление металлов

Металл	Удельное сопротивление, Ом·м	Металл	Удельное сопротивление, Ом·м
Железо Нихром	9,8 · 10^-8 1,1 · 10^-6	Медь Серебро	1,7 · 10^-8 1,6 · 10^-8

Таблица 8

Показатель преломления

Вещество	Показатель
Вода	1,33
Глицерин	1,47
Стекло	1,5
Алмаз	2,42

Таблица 9

Работа выхода электронов

Металл	Дж	эВ
Калий	3,5 · 10^-19	2,2
Литий	3,7 ·10^-19	2,3
Платина	10 ·10^-19	6,3
Рубидий	3,4 ·10^-19	2,1
Серебро	7,5 ·10^-19	4,7
Цезий	3,2 ·10^-19	2,0
Цинк	6,4 ·10^-19	4,0

Таблица 10

Относительные атомные массы (атомные веса) А и

порядковые номера Z некоторых элементов

Элемент	Химический символ	A	z
Азот	N
Алюминий	Аl
Аргон	Аг
Водород	Н
Вольфрам	W
Гелий	Не
Железо	Fe
Золото	Аu
Калий	К
Кальций	Са
Кислород	O
Магний	Mg
Марганец	Мn
Медь	Сu
Молибден	Мо
Натрий	Na
Неон	Ne
Никель	Ni
Олово	Sn
Платина	Pt
Ртуть	Hg
Сера	S
Серебро	Ag
Уран	U
Углерод	С
Хлор	Cl

Таблица 11

Массы атомов легких изотопов

Изотоп	Символ	Масса (а. E. М .)
Нейтрон		1,00867
Водород		1,00783 2,01410 3,01605
Гелий		3,01603 4,00260
Литий		6,01513 7,01601
Бериллий	4Ве^7 4Ве^9	7,01693 9,01219
Бор	5B^10 5B^11	10,01294 11,00930
Углерод	6C^12 6C^13 6C^14	12,00000 13,00335 14,00324
Азот	7N^14	14,00307
Кислород	8O^16 8O^17	15,99491 16,99913

Таблица 12

Периоды полураспада радиоактивных изотопов

Изотоп	Символ	Период полураспада
Магний	12Mg^27	10 мин
Фосфор	15P^32	14,3 суток
Кобальт	27Co^60	5,3 года
Стронций	38Sr^90	27 лет
Йод	53I^131	8 суток
Церий	58Ce^144	285 суток
Радон	86Rn^222	3,8 суток
Радий	88Ra^226	1620 лет
Актиний	89Ac^225	10 суток

Таблица 13

Масса и энергия покоя некоторых частиц

Частица	m0	Е0
кг	а. е. м.	Дж	МэВ
Электрон	9,11·10^-31	0,00055	8,16·11^-14	0,511
Протон	1,672·10^-27	1,00728	1,50·10^-10
Нейтрон	1,675·10^-27	1,00867	1,51·10^-10
Дейтрон α -частица	3,35·10^-27 6,64·10^-27	2,01355 4,00149	3,00·10^-10 5,96·10^-10	1876 3733
Нейтральный π-мезон	2,41·10^-28	0,14498	2,16·10^-11

Таблица 14

Внесистемные единицы

Наименование Величины	Единицы
Название	Обозначение	Соотношение с единицей СИ
а) Допущенные к применению наравне с единицами СИ
Масса	Тонна	Т	1 т=10^3 кг
Время	Минута час сутки	мин ч сут	1 мин=60 с 1 ч=3600 с 1 сут=86400 с
Плоский угол	градус минута секунда	^0 ^/ ^//	1^0=1,75·10^-2 рад 1^/=2,91·10^-4 рад 1^//=4,85·10^-6 рад
Площадь	гектар	га	1 га=10^4 м^2
Объем	литр	л	1 л=10^-3 м^3
Относительная величина	процент промилле миллионная доля	% %0 млн^-1	1%=10^-2 %0=10^-3 1 млн^-1=10^-6
Температура Цельсия	градус Цельсия	^0С	1^0С=1 К
Логарифмическая величина	бел децибел	Б дБ	- -
б) Допущенные к применению временно
Длина	ангстрем	А^0	1 А^0=10^-10м
Масса	центнер	ц	1 ц=100 кг
Частота вращения	оборот в секунду оборот в минуту	об/с об/мин	1 об/с=1 с^-1 1 об/мин= =1/60 с^-1= =0,0167 с^-1

Продолжение таблицы 14

Сила (вес)	килограмм-сила тонна-сила	кгс тс	1 кгс=9,81 Н 1 тс=9,81·10^3 Н
Давление	килограмм-сила на квадратный сантиметр (техническая атмосфера) миллиметр водяного столба миллиметр ртутного столба бар	кгс/см^2 (ат)     мм вод.ст.   мм рт.ст.   бар	1 кгс/см^2= =9,81·10^4 Па     1 мм вод. ст.= =9,81 Па 1 мм рт.ст.= =133 Па 1 бар=10^5 Па
Напряжение (механическое)	килограмм-сила на квадратный миллиметр	кгс/мм^2	1 кгс/мм^2= =9,81·10^6 Па
Мощность	лошадиная сила	л.с.	1 л.с.=737 Вт
Теплота	калория	кал	1 кал=7,19 Дж
Доза излучения	рад	рад	1 рад=0,01 Дж/кг
Мощность дозы излучения	рад в секунды	рад/с	1 рад/с=0,01 Вт/кг
Экспозиционная доза фотонного излучения	рентген	Р	1 Р=2,58·10^-4 Кл/кг
Активность изотопа	кюри	Ки	1 Ки=3,711·10^10 с^-1
в) Допущенные к применению в специальных разделах физики и астрономии
Длина	икс=единица астрономическая единица световой год парсек	Х а.е. св. год пк	1 Х=1,00·10^-13 1 а.е.=1,50·10^11 м 1 св.год=9,46·10^15 м 1 пк=3,09·10^16 м
Масса	атомная единица массы	а.е.м.	1 а.е.м.=1,66·10^-27 кг
Площадь	барн	б	1 б=10^-28 м^2
Энергия	электрон-вольт	эВ	1 эВ=1,60·10^-19 Дж

Примечания: 1. В таблице 14 не включены кратные и дольные единицы, так как все они получаются одинаково путем добавления соответствующих приставок:

Например:

1 мегаэлектрон-вольт (МэВ)=10⁶ эВ;

1микрометр (мкм)=10^-6 м;

1 наноньютон (нН)=10^-9 Н.

2. Электрическая и магнитные постоянные имеют следующие значения в единицах СИ:

электрическая постоянная ;

магнитная постоянная где с – скорость света в вакууме.

Таблица 15

Приставка	Кратность и дольность
Название	Обозначение
тера	Т	1 000 000 000 000=10^12
гига	Г	1 000 000 000=10^9
мега	М	1 000 000=10^6
кило	к	1 000=10^3
гекто	г	100=10^2
дека	да	10=10^1
деци	д	0,1=10^-1
санти	с	0,01=10^-2
милли	м	0,001=10^-3
микро	мк	0,000 001=10^-6
нано	н	0, 000 000 001=10^-9
пико	п	0,000 000 000 001=10^-12
фемто	ф	0,000 000 000 000 001=10^-15
атто	а	0,000 000 000 000 000 001=10^-18

1. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1998.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.И, Курс физики. –М.: Высшая школа, 2000.

3. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.П. Основы физики. Учебное пособие для студентов вузов. –М.:Высшая школа, 2001.

4. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. С-Птб, Книжный мир, 2004.

Учебно- методическое издание

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Дата добавления: 2014-11-16