Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра физики
Решение задач по физике для студентов университета путей сообщения ПГУПС.

Готовые задачи по физике можно приобрести онлайн.
Стоимость одной готовой задачи по физике указана напротив каждой задачи.
Стоимость выполнения на заказ уточняйте при заказе.

Решение подробно расписано в формате Word. На почту высылаем файл word + копию в pdf.
Выполнены следующие задачи
(можно купить решенные ранее задания по физике онлайн и мгновенно получить на email)

На тонкую плёнку в направлении нормали к её поверхности падает монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Отражённый от неё свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину плёнки, если показатель преломления материала плёнки равен 1.6.

Сколько штрихов на 1 мм длины имеет дифракционная решётка, если зелёная линия с длиной волны 555 нм в спектре второго порядка наблюдается под углом 30°?

Чему равен угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность естественного света, прошедшего через них уменьшилась в 4 раза? Поглощением света пренебречь.

Вычислить энергию, излучаемую абсолютно черным телом за 1 мин с площади поверхности 10 см², если его температура равна 2000 К.

На фотоэлемент с катодом из лития падает свет с длиной 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок. Работа выхода для лития равна 2.39 эВ.

Фотон с энергией равной энергии покоя электрона рассеивается на свободном электроне на угол 120°. Определить энергию рассеянного фотона и кинетическую энергию электрона отдачи.

Какую энергию должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов, спектр водорода имел только одну спектральную линию?

Активность некоторого изотопа за 10 суток уменьшилась на 20 процентов. Определить период полураспада этого изотопа.

Генератор с ЭДС равной 2 В имеет внутреннее сопротивление 0.5 Ом. Определить падение напряжения внутри генератора при силе тока в цепи равной 0.5 А. Найти внешнее сопротивление при этих условиях.

Определить напряжение на зажимах реостата сопротивлением R=3 Ом, если ЭДС источников и их внутренние сопротивления равны: Е₁=5 В, Е₂=3 В, R₁=1 Ом, R₂=0.5 Ом (см. рис.)

Найти значение магнитной индукции поля, создаваемого отрезком прямолинейного проводника с током 20 А в точке, расположенной на перпендикуляре к середине этого отрезка на расстоянии 5 см от него. Отрезок проводника виден из точки, где определяется магнитное поле, под углом 60°.

Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией 0.01 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если радиус траектории частицы равен 0.5 мм.

На тонкую плёнку в направлении нормали к её поверхности падает монохроматический свет с длиной волны 500 нм. Отражённый от неё свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину плёнки, если показатель преломления материала плёнки равен 1.4.

На пластину со щелью, ширина которой 0.05 мм падает нормально-монохроматический свет с длиной волны 700 нм. Определить угол отклонения лучей, соответствующих первому дифракционному максимуму.

Определить начальную активность радиоактивного препарата массой 0.2 мкг. Период полураспада этого изотопа 10 мин.

Вычислить энергию ядерной реакции ₃⁶Li + ₁²H → ₃⁷Li + ₁¹H. Освобождается или поглощается энергия при этой реакции?

На тонкую глицериновую пленку (показатель преломления 1.47) толщиной 1.5 мкм нормально к её поверхности падает белый свет. Определить длины волн участка видимого спектра (от 0.4 мкм до 0.8 мкм), которые будут ослаблены в результате интерференции в отражённом свете.

На непрозрачную пластину с узкой щелью падает нормально плоская монохроматическая волна длиной 600 нм. Угол отклонения лучей, соответствующих второму дифракционному максимуму, равен 20°. Определить ширину щели.

Угол преломления луча в жидкости равен 35°. Определить показатель преломления жидкости, если известно, что отражённый луч света при этом максимально поляризован.

Из смотрового окошечка печи излучается поток энергии равный 4 кДж·мин^–1. Определите температуру печи, если площадь окошечка равна 8 см².

Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275 нм. Чему равно минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект? Какова максимальная скорость электронов, вырываемых из вольфрама, светом с длиной волны, равной 180 нм?

В явлении Комптона энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеивания равен 90°. Найти энергию и импульс рассеянного фотона.

Определить энергию фотона, испускаемого атомом водорода при переходе с третьей боровской орбиты на вторую.

Определить число атомов радиоактивного препарата йода ₅₃¹³¹I массой 0.5 г, распавшихся в течение 1 минуты и за одну неделю. Период полураспада изотопа йода 74.4 суток.

На мыльную плёнку с показателем преломления 1.4 падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0.555 мкм. Отражённый свет в результате интерференции имеет наибольшую интенсивность. Какова при этом возможная наименьшая толщина плёнки?

Свет от двух точечных когерентных источников с длиной 0.6 мкм падает на экран, где наблюдают интерференцию. Когда на пути одного из световых лучей перпендикулярно ему поместили мыльную плёнку с показателем преломления 1.4, интерференционная картина изменилась на противоположную. При какой наименьшей толщине плёнки это возможно?

Кварцевую пластину поместили между скрещенными николями. При какой наименьшей толщине кварцевой пластины поле зрения между николями будет максимально просветлено? Постоянная вращения кварца равна 27 град/мм.

Пластинку кварца толщиной 1 мм поместили между параллельными николями, в результате чего плоскость поляризации поляризованного света повернулась на угол 45°. Какой наименьшей толщины надо взять пластинку, чтобы поле зрения стало тёмным?

На цинковую пластинку падает пучок ультрафиолетового света с длиной волны 0.25 мкм. Определить максимальную кинетическую энергию и максимальную скорость фотоэлектронов. Работа выхода для цинка равна 3.74 эВ.

Рентгеновское излучение рассеивается электронами, которые можно считать практически свободными. Определить максимальное комптоновское смещение длины волны в рассеянном пучке.

Электрон в атоме водорода перешёл с четвёртого энергетического уровня на второй. Найти энергию испущенного фотона.

Во сколько раз уменьшится активность препарата фосфора ₁₅³²P через 20 суток после начала наблюдения? Период полураспада этого изотопа 14.3 суток.

Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр с длиной волны 500 нм заменить красным с длиной волны 650 нм?

Какое наименьшее число N_min штрихов должна содержать дифракционная решетка, чтобы в спектре второго порядка можно было видеть раздельно две желтые линии натрия с длинами волн λ₁ = 589,0 нм и λ₂ = 589,6 нм? Какова длина такой решетки, если постоянная решетки d = 5 мкм?

Пластинку кварца толщиной 2 мм поместили между параллельными николями, в результате чего плоскость поляризованного света повернулась на угол 63°. Какой наименьшей толщины нужно взять пластинку, чтобы поле зрения поляриметра стало совершенно тёмным?

На пластинку падает монохроматический свет с длиной волны 0,42 мкм, фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 0,95 В. Определить работу выхода электрона с поверхности пластинки.

Фотон с длиной волны 15 пм рассеялся на свободном электроне. Длина волны рассеянного фотона 16 пм. Определить угол рассеяния.

Вычислить энергетический эффект реакции ₄⁹Be + ₂⁴He → ₆¹²C + ₀¹n.

На стеклянную пластину положена выпуклой стороной плосковыпуклая линза. Сверху линза освещена монохроматическим светом длиной волны 500 нм. Найти радиус линзы, если радиус четвёртого, тёмного кольца Ньютона в отражённом свете 2 мм.

Пучок света, идущий в стеклянном сосуде с глицерином, отражается от дна сосуда. При каком угле ε падения отраженный пучок света максимально поляризован?

Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (λ_m1 = 780 нм) на фиолетовую (λ_m2 = 420 нм)?

На поверхность калия падает свет с длиной волны 150 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

Определить угол θ рассеяния фотона, испытавшего соударение со свободным электроном, если изменение длины волны при рассеянии 3,63∙10^-12 м.

Счетчик альфа-частиц, установленный вблизи радиоактивного изотопа, при первом измерении зарегистрировал 1000 частиц в минуту, а через 4 часа - только 400 частиц в минуту. Определить период полураспада этого изотопа.

Дифракционная решётка, освещенная параллельно падающим монохроматическим светом, отклоняет спектр третьего порядка на угол 30°. На какой угол она отклоняет спектр четвёртого порядка?

На поверхность дифракционной решётки нормально падает монохроматический свет. Постоянная решётки в 4,6 раза больше длины световой волны. Найти число дифракционных максимумов, которые теоретически возможно наблюдать в данном случае.

Абсолютно чёрное тело имеет температуру 500 К. Какова будет температура тела, если в результате нагревания поток излучения от него увеличится в пять раз?

Красная граница фотоэффекта для цинка 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цинк падает свет с длиной волны 200 нм.

Какая доля энергии фотона приходится при эффекте Комптона на электрон отдачи, если: рассеяние фотона приходится на угол 90°? Энергия фотона до рассеяния равна 0,51 МэВ.

Электрон в атоме водорода находится на третьем энергетическом уровне. Определить его кинетическую, потенциальную и полную энергии.

Вычислить энергию связи ядер атомов дейтерия ₁²H и трития ₁³H.

На мыльную пленку с показателем преломления 1,33 падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Отраженный свет в результате интерференции имеет наибольшую интенсивность. Какова при этом возможная наименьшая толщина пленки?

Свет от двух точечных когерентных источников с длиной 0,8 мкм падает на экран, где наблюдают интерференцию. Когда на пути одного из световых лучей перпендикулярно ему поместили мыльную пленку с показателем преломления 1,33, интерференционная картина изменилась на противоположную. При какой наименьшей толщине пленки это возможно?

На цинковую пластинку падает пучок ультрафиолетового света с длиной волны 0,2 мкм. Определить максимальную кинетическую энергию и максимальную скорость фотоэлектронов.

Рентгеновское излучение рассеивается электронами, которые можно считать практически свободными. Определить максимальную длину волны рентгеновского излучения в рассеянном пучке.

Электрон, начальной скоростью которого можно пренебречь, прошел ускоряющую разность потенциалов 510 кВ. Найти длину волны де Бройля для этого электрона.

Атом испустил фотон с длиной волны 8·10^-7 м. Продолжительность излучения 10^-8 с. Определить наибольшую точность, с которой может быть измерена длина волны излучения.

Оценить с помощью соотношения неопределенностей минимальную кинетическую энергию электрона, движущегося внутри сферической области диаметром 0,1 нм.

Вычислить энергию ядерной реакции ₁²H + ₃⁷Li → 2∙₂⁴He + ₀¹n. Освобождается или поглощается эта энергия?

В установке Юнга расстояние между щелями 1,5 мм, экран расположен на расстоянии 2,2 м от щелей. Щели освещаются источником с длиной волны 687 нм. Определить расстояние между интерференционными полосами на экране. Как изменится это расстояние, если длина волны источника станет равной 527 нм.

Какова интенсивность света в центре дифракционной картины от круглого экрана, если он закрывает первую зону Френеля? Интенсивность света в отсутствие экрана равна I₀.

Определить величину наименьшего задерживающего потенциала, необходимого для прекращения эмиссии с сурьмяно-калиево-натриевого фотокатода, если его поверхность освещается излучением с длиной волны 0,4 мкм и красная граница фотоэффекта для катодов данного типа лежит при 0,67 мкм.

Атомарный водород освещается ультрафиолетовым излучением с длиной волны 1000 Å. Определить, какие линии появятся в спектре водорода.

Найти импульс фотона видимого света (λ = 5000 нм). Сравнить его с импульсом молекулы водорода при комнатной температуре. Масса молекулы водорода m = 2,35·10^-24 г.

В результате комптоновского рассеяния длина волны фотона с энергией 0,3 МэВ изменилась на 20%. Определить энергию электрона отдачи.

Какую наименьшую скорость должен иметь электрон, чтобы при соударении с невозбуждённым покоящимся атомом водорода вызвать излучение хотя бы одной линии в спектре атома водорода? Определить длину волны этой линии.

Частица в потенциальном ящике находится в основном состоянии. Какова вероятность обнаружить частицу в крайней четверти ящика?

Подсчёт сцинтилляций показывает, что в результате распада 1 г урана выделяется 1,15·10⁴ альфа частиц в секунду. Найти отсюда постоянную распада урана.

Сколько слоёв половинного ослабления умещается в пластинке которая ослабляет интенсивность узкого пучка рентгеновского излучения в 50 раз.

Свет от монохроматического источника (λ = 0,6 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием. Диаметр отверстия 5,5 мм. За диафрагмой на расстоянии 4 м от нее находится экран. 1) Сколько зон Френеля укладывается в отверстии диафрагмы? 2) Каким будет центр дифракционной картины на экране: тёмным или светлым?

Постоянная дифракционной решетки шириной 2 см равна 2,2 мкм. Какую разность длин волн может разрешить эта решётка в области красных лучей (λ₁ = 0,7 мкм) в спектре второго порядка?

Мощность излучения абсолютно черного тела N = 10 кВт. Найти площадь S излучающей поверхности тела, если максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны λ = 700 нм.

Фотон с длиной волны 3·10^-12 м рассеялся на свободном электроне под углом 90°. Определить кинетическую энергию электрона отдачи.

Красная граница фотоэффекта для рубидия равна 5400 А. Определите работу выхода электронов из этого металла; максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом длиной волны 4000 А.

Длина волны границы серии Бальмера равна 3650 Å. Определить длину волны границы серии Пашена.

Электрон, движущийся со скоростью 5000 км/с, попадает в однородное ускоряющее электрическое поле напряжённостью 10 В/см. Какое расстояние должен пройти электрон в поле, чтобы длина его дебройлевской волны стала равной 1 Å?

Оценить размеры щели, на которой было бы возможно наблюдать дифракцию в потоке стальных дробинок диаметра 1 мм, летящих со скоростью 100 м/с.

Вычислить отношение вероятностей нахождения электрона на первом и втором энергетических уровнях в интервале 1/3 ℓ, в середине ящика шириной ℓ.

Определить порядковый номер и массовое число иония, получающегося из урана – 238 в результате двух альфа распадов и двух бета распадов. Изотопом какого элемента является ионий?

Радиус второго тёмного кольца Ньютона в отраженном свете 0,4 мм. Определить радиус кривизны плосковыпуклой линзы, взятой для опыта, если она освещается монохроматическим светом с длиной волны 640 нм.

Свет от двух точечных когерентных источников с длиной 0,8 мкм падает на экран, где наблюдают интерференцию. Когда на пути одного из световых лучей перпендикулярно ему поместили мыльную пленку с показателем преломления 1,33, интерференционная картина изменилась на противоположную. При какой наименьшей толщине плёнки это возможно?

Параллельный пучок света переходит из глицерина в стекло так, что пучок, отражённый от границы раздела этих двух сред, оказался максимально поляризован. Определить угол между падающим и преломленным пучками. Показатели преломления глицерина 1,47 и стекла 1,5.

Абсолютно чёрное тело находится при температуре 290 К. В результате остывания этого тела длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности, изменилась на 9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

Энергия рентгеновских квантов равна 0,6 МэВ. Найти энергию электронов отдачи если известно, что длина волны рентгеновских лучей после комптоновского рассеяния изменилась на 20 %.

Невозбуждённый атом водорода поглощает квант излучения с длиной волны 1,028·10^-7 м. Вычислить, пользуясь теорией Бора, радиус электронной орбиты возбуждённого атома водорода.

Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой находится жидкость. Найти показатель преломления жидкости, если радиус r₃ третьего темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете с длиной волны l =0,6 мкм равен 0,82 мм. Радиус кривизны линзы R = 0,5 м.

При прохождении света через трубку длиной 10 см, содержащую раствор сахара концентрацией 10 %, плоскость поляризации света повернулась на угол 13,3°. В другом растворе сахара налитом в трубку длиной 15 см, плоскость поляризации повернулась на угол 5,2°. Определить концентрацию второго раствора.

В результате эффекта Комптона фотон с энергией ε₁ = 1,02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол θ = 150°. Определить энергию ε₂ рассеянного фотона.

Протон обладает кинетической энергией 1 кэВ. Определить величину дополнительной энергии ΔЕ, которую необходимо ему сообщить для того, чтобы дебройлевская длина волны уменьшилась в три раза.

Во сколько раз уменьшится активность изотопа фосфора – 32 через 20 суток?

Вычислить энергию ядерной реакции ₃⁷Li + ₁¹H → ₄⁷Be + ₀¹n. Освобождается или поглощается энергия при этой реакции?

Температура абсолютно чёрного тела 2 кК. Определить длину волны, на которую приходится максимум энергии излучения, и спектральную плотность энергетической светимости для этой длины волны.

Фотон с энергией ε = 10 эВ падает на серебряную пластину и вызывает фотоэффект. Определить импульс p, полученный пластиной, если принять, что направления движения фотона и фотоэлектрона лежат на одной прямой, перпендикулярной поверхности пластины. Работа выхода электронов А = 4,28 эВ.

Электрон обладает кинетической энергией Т = 1.022 МэВ. Во сколько раз изменится длина волны де Бройля, если кинетическая энергия Т электрона уменьшится вдвое?

Из каждого миллиона атомов некоторого радиоактивного изотопа каждую секунду распадается 200 атомов. Определите период полураспада этого изотопа.

Вычислить энергию ядерной реакции ₄⁹Be + ₁¹H → ₅¹⁰B + ₀¹n.

На сколько процентов уменьшится активность изотопа иридия ₇₇¹⁹²Ir за время t = 15 сут?

Вычислить дефект массы и энергию связи ядра ₃Li⁷

Диаметр второго светлого кольца Ньютона при наблюдении в отражённом свете (0,6 мкм) равен 1,2 мм. Определить оптическую силу плосковыпуклой линзы, взятой для опыта.

На дифракционную решётку, содержащую n = 100 штрихов на каждый миллиметр, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, её надо повернуть на угол Δφ = 20°. Определить длину световой волны.

На поверхность калия падают лучи с длиной волны 150 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

Вычислить длину волны де Бройля для протона, движущегося со скоростью, равной 0,6 скорости света в вакууме.

Оцените минимальную энергию нейтрона в типичном ядре атома радиусом 5·10^-13 м.

Вычислить длину волны де Бройля для электрона, обладающего кинетической энергией 13,6 эВ (равной энергии ионизации атома водорода). Сравнить полученную длину волны с диаметром атома водорода, который принять равным удвоенному значению боровского радиуса. Нужно ли учитывать волновые свойства электрона при изучении его движения в атоме водорода?

Время жизни возбужденного ядра порядка 1 нс, Длина волны излучения равна 0,1 нм. С какой наибольшей точностью может быть определена энергия кванта излучения?

Какова толщина мыльной пленки, если при наблюдении в отраженном свете она представляется зеленой (λ=500 нм). Угол между отраженными лучами и нормалью к пленке 35°. Показатель преломления мыльной воды принять равной 1,33.

Нить лампы накаливания излучает как абсолютно черное тело, имеющее температуру 2400 К. Вычислить, сколько фотонов испускается с 1 см³ поверхности нити в 1 с, если среднюю энергию кванта излучения считать равной 2,75∙k∙T.

Фотон с длиной волны 0,3 Å рассеялся под углом 45° на первоначально покоившимся свободном электроне. Определить длину волны рассеянного фотона.

Энергия фотона, излученного возбужденным атомом, 8 эВ, неопределенность местоположения фотона 0,2 см. Найти ширину спектральных линий.

Определить значения проекции механического и магнитного момента электрона на направление магнитного поля при орбитальном движении с орбитальным квантовым числом 1 (спин электрона не учитывать).

Частица находится в основном состоянии в одномерной потенциальной яме с бесконечными стенками шириной a. Определить отношение вероятностей пребывания частицы в середине ямы и на расстоянии a/4 от края. Каково будет это отношение, если частица находится на втором энергетическом уровне?

Найти массу радона, активность которого равна 1 Кюри.

На мыльную пленку (n = 1.3), находящуюся в воздухе, падает нормально пучок лучей белого света. При какой наименьшей толщине d пленки отраженный свет с длиной волны λ=0.55 мкм окажется максимально усиленным в результате интерференции?

Дифракционная картина получена с помощью дифракционной решетки длиной l = 1.5 см и периодом d = 5 мкм. Определить, в спектре какого наименьшего порядка этой картины получатся раздельные изображения двух спектральных линий с разностью длин волн Δλ=0.1 нм, если линии лежат в крайней красной части спектра (λ=760 нм).

Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину слоя воздуха там, где в отражённом свете (λ = 0,6 мкм) видно первое светлое кольцо.

Сколько штрихов на каждый миллиметр содержит дифракционная решётка, если при наблюдении в монохроматическом свете (λ = 0,6 мкм), максимум пятого порядка отклонён на угол φ=18°?

На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину пленки, если показатель преломления материала пленки равен 1,4.

Вычислить, используя теорию Бора, радиус второй стационарной орбиты и скорость электрона на этой орбите для атома водорода.

Кинетическая энергия электрона равна удвоенному значению его энергии покоя. Вычислить длину волны де Бройля такого электрона.