Контрольные вопросы № 1-138 к заключительному экзамену по физике (Что такое тепловое излучение и каковы его основные свойства? Как современная теория объясняет невозможность наблюдения отдельного кварка?)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

К ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ

Часть III, I семестр 2005/2006 уч. года,
поток ЭТ-II,                         лектор М.В. Буй

1.  Что такое тепловое излучение и каковы его основные свойства? Перечислите и определите основные характеристики теплового излучения. Как они связаны между собой?

2.  Выведите связь между испускательными способностями по частоте и по длине волны. Что такое абсолютно черное и серое тела? Какие у них свойства и характеристики? Что может служить их моделями?

3.  Что понимается под равновесием между излучением и веществом? Что называется температурой теплового излучения? Приведите пример. Получите закон Кирхгофа исходя из условия равновесия между излучением и веществом.

4.  Как испускательная способность абсолютно черного тела зависит от длины волны? Сформулируйте закон Стефана-Больцмана. Что такое интегральная степень черноты тела и как ее рассчитать?

5.  Расскажите, на основании каких представлений классической физики основан вывод формулы Рэлея-Джинса? Какие недостатки она имеет?

6.  В чем состоит гипотеза Планка об излучении света; какова полученная с ее помощью формула для испускательной способности абсолютно черного тела? Покажите, что из формулы Планка для малых частот следует формула Рэлея-Джинса. Определите условия, когда она применима.

7.  С помощью формулы Планка выведите закон Стефана-Больцмана.

8.  С помощью формулы Планка выведите закон смещения Вина.

9.  Нарисуйте схему установки для изучения внешнего фотоэффекта и объясните назначение ее элементов. Какие особенности имеет вольтамперная характеристика внешнего фотоэффекта, как они объясняются; какие характеристики с их помощью можно получить?

10.  Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта. Покажите, что их нельзя объяснить исходя из волновых представлений о природе света.

11.  Какие закономерности получил  А. Эйнштейн, рассчитав энтропию излучения, какие выводы сделал и почему? Какую гипотезу выдвинул Эйнштейн для объяснения закономерностей фотоэффекта, развитием какого положения она является?

12.  В чем состоит физический смысл уравнения Эйнштейна для фотоэффекта? Нарисуйте энергетическую диаграмму и дайте определения соответствующих величин. Покажите, что из уравнения Эйнштейна следуют законы фотоэффекта и рассчитайте граничные характеристики.

13.  Обоснуйте, как с помощью уравнения Эйнштейна определить величину постоянной Планка.

14.  Рассчитайте, как масса и импульс фотона связаны с другими его характеристиками. Как объяснить, что скорость света в веществе меньше, чем в вакууме, хотя каждый фотон движется со скоростью света в вакууме?

15.  Что такое энергетическая освещенность? Рассчитайте, как давление света связано с этой величиной.

16.  Рассчитайте, как давление света на поверхность вещества связано с объемной плотностью энергии излучения.

17.  Кто предсказал давление света; кто его впервые зафиксировал? С помощью волновых представлений объясните, почему свет давит на вещество.

18.  Что такое эффект Комптона, в чем состоят его основные закономерности? Как записать соответствующие законы сохранения? Почему этот эффект реально наблюдается только для рентгеновского излучения и только для электронов, которые слабо связаны с атомом (внешних электронов в тяжелых атомах)?

19.  В каких явлениях проявляются волновые свойства света, а в каких – корпускулярные? Какие соотношения определяют связь между соответствующими характеристиками?

20.  Для каких длин волн света трудно наблюдать его волновые свойства, а для каких —  корпускулярные? Обоснуйте на конкретных примерах. В чем состоит статистический подход в описании света?

21.  В чем заключалась модель атома Томсона, в чем состояли ее основные достоинства и недостатки?

22.  Какими экспериментальными и теоретическими работами была обоснована планетарная (ядерная) модель строения атома? В чем состоят ее принципиальные недостатки?

23.  Приведите постулаты Бора в общем виде, примените их для атома и объясните их смысл. Какие уравнения постулировал Бор, в чем их физический смысл?

24.  Получите соотношение между различными видами энергии электрона для водородоподобного атома.

25.  Исходя из уравнения Бора для стационарных орбит получите выражения для радиуса орбиты и скорости электрона на ней. Что такое первый боровский радиус?

26.  Что такое энергия ионизации, как ее рассчитать по теории Бора и как она зависит от номера элемента? Рассчитайте полную энергию электрона в водородоподобном атоме по теории Бора.