Решение 18 задач. Построить траекторию протона и найти угол отклонения от первоначального направления движения

Часть 1

1.2. Рядом с длинным проводом, по которому течет ток 2.5 А, расположена квадратная рамка с током 4 А. Рамка и провод лежат в одной плоскости. Проходящая через середины противолежащих сторон ось рамки параллельна проводу и отстоит от него на расстоянии 40 мм. Сторона рамки 20 мм. Найти силу, действующую на рамку. Построить картину силовых линий.

2.3. Протон, ускоренный разностью потенциалов 250 кВ, пролетает поперечное однородное магнитное поле с индукцией 0.1 Тл. Толщина области 5 см. Построить траекторию протона и найти угол отклонения от первоначального направления движения.

3.4. В колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивностью 2.5 мГн, происходят электромагнитные колебания, при которых максимальная сила тока 10 мА. Определить емкость конденсатора, если максимальная разность потенциалов на его обкладках достигает 50 В, а активным сопротивлением катушки можно пренебречь.

4.2. Для определения индуктивности дросселя его сначала включают в цепь постоянного тока, а затем в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Параллельно к дросселю подключен вольтметр. Определить индуктивность дросселя, если при прохождения через него постоянного тока А показания вольтметра В, а при переменном токе А соответствующее напряжение В.

5.6. В среде распространяется плоская поперечная упругая волна, смещение которой меняется по закону мм. Найдите значения скорости смещения упругого поля в точке см в моменты времени 0 и 1 мкс. Скорость распространения колебаний 5000 м/с.

6.2. Определите энергию, которую за время 1 минуту переносит плоская электромагнитная волна, распространяющаяся в вакууме через площадку радиусом 5 см, расположенную перпендикулярно распространению волны. Амплитуда напряженности электрического поля равна 1 мВ/м, а период волны много меньше времени наблюдения.

7.4. Найти расстояние между третьим и шестым минимумами на экране, если расстояние между когерентными источниками равно 0,2 мм, а расстояние между источниками и экраном равно 2 м. Длина волны 589 нм. Построить график распределения интенсивности света I.

8.9. Между точечным источником света (длина волны 640 нм) и экраном поместили диафрагму с круглым отверстием. Расстояние от диафрагмы до источника и экрана равны соответственно а=200 и b=200 см. При каком радиусе отверстия центр дифракционной картины будет наиболее темным? Построить график распределения интенсивности вдоль оси отверстия.

9.7. Два николя расположены так, что угол между их плоскостями пропускания составляет 60^o. Определить, во сколько раз уменьшится интенсивность падающего на систему естественного света: 1) при прохождении через один николь; 2) при прохождении через оба николя. Коэффициент поглощения света в николе равен 0,05. Потери на отражение света не учитывать.

Часть 2

1.2.Температура абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 до 2500 К. На сколько микрометров изменилась длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости? Построить графики спектральной плотности излучательной способности при этих температурах.

2.3. Красная граница фотоэффекта для цинка составляет 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию (в электрон-вольтах) фотоэлектронов и задерживающую разность потенциалов, если на цинк падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 200 нм.

3.4. Электрон находится в одномерном потенциальном ящике с бесконечно высокими стенками в состоянии, характеризуемом квантовым числом . Ширина ящика нм. Какова вероятность обнаружить электрон в интервале шириной в четверть ширины  и отстоящим на расстоянии от левой границы ящика.  Изобразите графически координатную зависимость плотности вероятности. Определить длину волны испускаемого фотона при переходе электрона на первый уровень.

4.2. Протон с энергией МэВ изменил при прохождении бесконечно широкого потенциального барьера длину волны де Бройля на . Определить высоту потенциального барьера.

5.6. Электрон в возбужденном атоме водорода находится в состоянии. Определить изменение магнитного момента, обусловленного орбитальным движением электрона, при переходе атома в основное состояние.

6.2. Определить глубину потенциальной ямы лития при абсолютном нуле температуры, если работа выхода электронов для него равна эВ, плотность кг/м³, молярная масса кг/моль. Считать, что число свободных электронов равно числу атомов.

7.4. Арсенид галлия легированы донорной примесью до концентрации см^-3. Считая примесь полностью ионизованной, найти концентрацию основных и неосновных носителей заряда при температуре 300 К.   

8.4. Энергия связи ядра кислорода равна 139.8 МэВ, а ядра фтора - 147.8 МэВ. Определить минимальную энергию, которую нужно затратить, чтобы оторвать один протон от ядра фтора.

9.6. Чтобы определить возраст древней ткани, найденной в одной из египетских пирамид, была определена концентрация в ней атомов радиоуглерода . Она оказалась соответствующей 552 Бк на один грамм углерода. Период полураспада изотопа равен 5730 лет. Исходя из этих данных оценить возраст ткани.