Задачи №32 по физике (ядерная физика)-2

Рассмотрим последнюю задачу ЕГЭ. Чаще всего под этим номером попадаются задачи на ядерную физику. Некоторые из них совсем простые, другие – наоборот, сложные. Впрочем, судить вам. Другие задачи можно посмотреть здесь.

Задача 1. Покоящийся атом водорода в основном состоянии ( эВ) поглощает в вакууме фотон с длиной волны нм. С какой скоростью движется вдали от ядра электрон, вылетевший из атома в результате ионизации? Кинетической энергией образовавшегося иона пренебречь.

Энергия поглощенного фотона равна

По закону сохранения энергии

Откуда

Подставим числа:

Ответ: км/c.

Задача 2.На рисунке изображены энергетические уровни атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Экспериментально установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых при переходах между этими уровнями, равна нм.  Какова величина , если нм, нм?

К задаче 2

Минимальной длине волны будет соответствовать переход с максимальной частотой, то есть переход 1-4. . Тогда можем записать, что

Или

Приводим к общему знаменателю:

Посчитаем сразу в нанометрах:

Ответ: 300 нм.

Задача 3. Фотокатод, покрытый кальцием (работа выхода Дж), освещается светом с длиной волны нм. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией  Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Каков максимальный радиус окружности , по которой движутся электроны?

В магнитном поле на электроны действует сила Лоренца, именно она и заставляет их двигаться по окружности. Эта сила будет играть роль центростремительной, поэтому

Откуда

Также из  (1)

Подставим в последнее равенство найденную ранее скорость:

Или

Осталось найти кинетическую энергию и подставить в  последнее выражение. Найти кинетическую энергию можно из уравнения Энштейна для фотоэффекта:

Подставляем:

Подставляем числа:

Ответ: м.

Задача 4. Значения энергии в атоме водорода задаются формулой эВ, где . При переходе с верхнего уровня энергии на нижний атом излучает фотон. Переходы с верхних уровней на уровень образуют серию Лаймана, на уровень с – серию Бальмера, на уровень с – серию Пашена и т.д. Найдите отношение минимальной частоты фотона в серии Бальмера к максимальной частоте фотона в серии Пашена.

В серии Бальмера  переход осуществляется на уровень с . Минимальной частотой будет обладать фотон, вызывающий переход с уровня c . Поэтому его энергия равна

В серии Пашена переход осуществляется на уровень 3, если нужна максимальная энергия, то на этот уровень надо переходить с какого-то бесконечно далекого, поэтому энергия фотона

Отношение будет равно

Ответ: .