bà i tập chương vii: quang học lượng tử - Viện Vật lý

BÀI TẬP CHƯƠNG VII: QUANG HỌC LƯỢNG TỬQuyển 3Bài 4.2. Tìm nhiệt độ của một lò, nếu một lỗ nhỏ của nó có kích thước , cứmỗi giây phát ra 8,28 calo. Coi lò như một vật đen tuyệt đối.Đáp số: T = 1000K.Bài 4.5. Tính lượng năng lượng bức xạ trong một ngày đêm từ một ngôi nhà gạch trátvữa, có diện tích mặt ngoài tổng cộng là 1000m 2 , biết nhiệt độ bức xạ là 27 o C và hệ sốhấp thụ khi đó là 0,8.Đáp số: W = 3,17.10 10 J.Bài 4.7. Tìm bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại của:a) Vật đen tuyệt đối có nhiệt độ bằng nhiệt độ cơ thể (37 o C).b) Dây tóc bóng đèn điện (3000K).c) Vỏ mặt trời (6000K).d) Bom nguyên tử nổ (10 7 K).Coi các nguồn sáng mạnh trong 3 câu hỏi dưới là vật đen tuyệt đối.Đáp số: a) 9,3 m; b) 1m; c) 0,48m; d) 2,89.10 -10 m.Bài 4.11. Bề mặt kim loại nóng chảy có diện tích 10cm 2 mỗi phút bức xạ một lượngnăng lượng 4.10 4 J. Nhiệt độ bề mặt là 2500K, tìm:a) Năng lượng bức xạ của mặt đó, nếu coi nó là vật đen tuyệt đối.b) Tỷ số giữa năng suất phát xạ toàn phần của mặt đó và của vật đen tuyệt đối ởcùng nhiệt độ.Đáp số: a) W = 1,33.10 5 J; b) = 0,3.Bài 4.15. Tìm hằng số mặt trời, nghĩa là lượng quang năng mà trong mỗi phút Mặt trờigửi đến diện tích 1m 2 vuông góc với tia nắng và ở cách mặt trời một khoảng bằngkhoảng cách từ mặt trời đến trái đất. Lấy nhiệt độ của vỏ mặt trời là 5800K. Coi bức xạcủa mặt trời như bức xạ của một vật đen tuyệt đối. Bán kính mặt trời r = 6,95.10 8 m,khoảng cách từ mặt trời đến trái đất bằng 1,5.10 11 m.Đáp số: 0 = 1,37.10 3 W/m 2 = 8,21 J/(cm 2 .phút) = 1,96 cal/(cm 2 .phút).Bài 4.18. Một bản mỏng đen tuyệt đối ở ngoài bầu khí quyển và gần trái đất, nhận đượcánh sáng chiếu vuông góc với nó. Xác định nhiệt độ của bản mỏng nếu hằng số mặt trờilà 1,35kW/m 2 .Đáp số: T = 393K.

Bài 4.22. Nhiệt độ của một vật đen tuyệt đối tăng từ 1000K đến 3000K.a) Năng suất phát xạ toàn phần của nó tăng lên bao nhiêu lần?b) Bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại thay đổi như thế nào?Đáp số: a) 81 lần; b) từ 2,9m đến 0,97m.Bài 4.23. Một vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ T 1 = 2900K. Do vật bị nguội đi, bước sóngứng với năng suất phát xạ cực đại thay đổi . Hỏi vật lạnh đến nhiệt độ T 2bằng bao nhiêu?Đáp số: K.Bài 4.39. Hãy xác định năng lượng, động năng và khối lượng của photon ứng với bứcxạ có bước sóng:a) 0,6m; b) 1A o ; c) 0,01A o .Đáp số:a) 2,07eV; 1,1.10 -27 kg.m/s; 3,68.10 -36 kg.b) 12,4 keV; 6,62.10 -24 kg.m/s; 2,21.10 -32 kg.c) 1,24 MeV; 6,62.10 -22 kg.m/s; 2,21.10 -30 kg.Bài 4.50. Xác định độ tăng bước sóng và góc tán xạ trong hiện tượng Compton, biếtbước sóng ban đầu của photon là = 0,03A o và vận tốc của electron bắn ra là.Đáp số: = 0,0135A o ; = 63 o 40’Bài 4.51. Xác định bước sóng của bức xạ Roentgen (Rơnghen). Biết rằng trong hiệntượng Compton cho bởi bức xạ đó, động năng cực đại của electron bắn ra là 0,19MeV.Đáp số: = 0,037A oBài 4.53. Photon ban đầu có năng lượng 0,8 MeV tán xạ trên một electron tự do và trởthành photon ứng với bức xạ có bước sóng bằng bước sóng Compton. Tính góc tán xạ.Đáp số: = 50 o .Bài 4.55. Tính động lượng của electron khi va chạm với một photon với bước sóng banđầu là 0,05A o và tán xạ theo góc 90 o .Đáp số: P = 1,6.10 -22 kg.m/s.