Консультация № 184710
07.12.2011, 22:03
99.64 руб.
08.12.2011, 08:07
0 3 3
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопросы:

Короткий импульс света с энергией E=7,5 Дж падает на зеркальную пластинку с коэффициентом отражения [$961$] =0,60. Угол падения [$629$] = 30 градусов. Найти импульс, переданный пластинке.

Фотон с энергией, превышающий энергию покоя электрона в [$627$] = 1,5 раза, испытал лобовое столкновение с покоившимся свободным электроном, который находится в однородном магнитном поле. В результате электрон отдачи стал двигаться по окружности радиусом R = 2,9 см. Найти индукцию В магнитного поля.

В спектре некоторых водородоподобных ионов известны длины волн трех линий, принадлежащих одной и той же серии: 99,2 108,5 и 121,5 нм. Какие спектральные линии можно предсказать с помощью этих линий?

Просьба дать подробные ответы и решение.
С уважением.

Обсуждение

Неизвестный
07.12.2011, 23:26
общий
это ответ
Здравствуйте, Цыгуро Олег Петрович!
1.
Где соответственно это сам короткий импульс, а -искомый импульс переданный пластинке.



давно
Академик
324866
619
08.12.2011, 05:41
общий
это ответ
Здравствуйте, Цыгуро Олег Петрович!
2 задача.
Воспользуемся законом сохранения энергии:
[$295$]*[$969$]+me*c2=[$295$]*[$969$]'+[$8730$](me2*c4+p2*c2), где
[$295$]=h/(2п),
h - постоянная Планка,
[$969$] - круговая частота,
[$295$]*[$969$] - энергия фотона,
me*c2 - энергия покоя электрона.
Также использовано соотношение связи полной энергии с импульсом релятивистской частицы:
E2 - p2*c2=m02*c4
С учетом условия задачи [$295$]*[$969$]=[$951$]*me*c2 будем иметь:
[$951$]*me*c2+me*c2=[$295$]*[$969$]'+[$8730$](me2*c4+p2*c2)
([$951$]+1)*me*c2=[$295$]*[$969$]'+[$8730$](me2*c4+p2*c2)
Энергию фотона можно выразить через импульс:
[$295$]*[$969$]=p*c
[$951$]*me*c2=p*c - [$295$]*[$969$]'
[$295$]*[$969$]'=p*c - [$951$]*me*c2
Следовательно, будем иметь:
([$951$]+1)*me*c2=p*c - [$951$]*me*c2+[$8730$](me2*c4+p2*c2)
([$951$]+1)*me*c2+[$951$]*me*c2=p*c+[$8730$](me2*c4+p2*c2)
(2*[$951$]+1)*me*c2=p*c+[$8730$](me2*c4+p2*c2)
(2*[$951$]+1)*me*c=p+[$8730$](me2*c2+p2)
(2*[$951$]+1)*me*c - p=[$8730$](me2*c2+p2)
Возведем в квадрат:
(2*[$951$]+1)2*me2*c2 - 2*(2*[$951$]+1)*me*c*p+p2=me2*c2+p2
(2*[$951$]+1)2*me*c - 2*(2*[$951$]+1)*p=me*c
(2*[$951$]+1)2*me*c - me*c=2*(2*[$951$]+1)*p
2*(2*[$951$]+1)*p=[(2*[$951$]+1)2 - 1]*me*c
2*(2*[$951$]+1)*p=[4*[$951$]2+4*[$951$]]*me*c
p=2*[$951$]*([$951$]+1)*me*c/(2*[$951$]+1)
Так как электрон отдачи стал двигаться по окружности воспользуемся известным выражением для радиуса:
R=m*v/(q*B)=p/(q*B)
B=p/(q*R)
Окончательно будем иметь:
B=2*[$951$]*([$951$]+1)*me*c/[(2*[$951$]+1)*q*R]
Вычислим искомую величину:
B=2*1.5*(1.5+1)*9.1*10-31*3*108/[(2*1.5+1)*1.6*10-19*0.029][$8776$]0.11 (Тл)
Вычисления лучше перепроверить.
Будут вопросы обращайтесь в минифорум.
Удачи
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
09.12.2011, 15:15
общий
это ответ
Здравствуйте, Цыгуро Олег Петрович!

Задача 3

Согласно обобщённой формуле Бальмера, частота [$969$] перехода между энергетическими уровнями с квантовыми числами n1 и n2
[$969$]12 = RZ2(1/n12 - 1/n22),
где R - постоянная Ридберга, Z - порядковый номер водородоподобного иона.

Учитывая, что [$969$] = 2пc/[$955$], где c - скорость света в вакууме, [$955$] - длина волны, формулу Бальмера запишем в следующем виде:
2пc/[$955$]12 = RZ2(1/n12 - 1/n22).

Из последней формулы следует, что
2пc/(RZ2) = [$955$]1i(1/n12 - 1/ni2), (1)
где i = 2, 3, 4.

Имеем [$955$]12 = 99,2 нм, [$955$]13 = 108,5 нм, [$955$]14 = 121,5 нм. В левой части формулы (1) получим
2пc/(RZ2) [$8776$] 2п [$183$] 3 [$183$] 108/(2,07 [$183$] 1016 [$183$] Z2) [$8776$] 9,106 [$183$] 10-8/Z2 (м) = 91,06/Z2 нм.

Представим формулу (1) следующим образом:
91,06/Z2 = 99,2(1/n12 - 1/n22), (2)
91,06/Z2 = 108,5(1/n12 - 1/n32), (3)
91,06/Z2 = 121,5(1/n12 - 1/n42) (4)
и задаваясь последовательно возрастающими значениями Z [$8805$] 2, будем варьировать значения n1 и ni (i = 2, 3, 4), чтобы получить верное равенство (с учётом погрешностей вычислений). Вычисления проведём в среде MS Excel. Формулам (2) - (4) сопоставим отдельные страницы электронной таблицы.

Расчёты показывают, что указанные длины волн в пределах одной серии должны наблюдаться, например, в двух случаях:
1) Z = 2, n1 = 2, n2 = 7, n3 = 5, n4 = 4;
2) Z = 4, n1 = 4, n2 = 14, n3 = 10, n4 = 8.

В первом из указанных случаев устанавливаются следующие соответствия:
1) длина волны 99,2 нм соответствует переходу с уровня n2 = 7 на уровень n1 = 2;
2) длина волны 108,5 нм соответствует переходу с уровня n3 = 5 на уровень n1 = 2;
3) длина волны 121,5 нм соответствует переходу с уровня n4 = 4 на уровень n1 = 2.

Очевидно, что тогда можно предсказать следующие линии:
1) с длиной волны [$955$] = (91,06/Z2)/(1/n12 - 1/n52) = (91,06/22)/(1/22 - 1/32) [$8776$] 163,9 (нм), которая соответствует переходу с уровня n5 = 3 на уровень n1 = 2;
2) с длиной волны [$955$] = (91,06/Z2)/(1/n12 - 1/n62) = (91,06/22)/(1/22 - 1/62) [$8776$] 102,4 (нм), которая соответствует переходу с уровня n6 = 6 на уровень n1 = 2.

Ответ: 102,4 нм и 163,9 нм.

Электронную таблицу со вспомогательными расчётами Вы можете загрузить, воспользовавшись этой ссылкой.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа