Эффект Комптона. Световое давление

№1 Фотон с длиной волны 4,86 nм рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Комптоновская длина волны для электрона равна м. Отношение максимально возможной длины волны рассеянного фотона к его первоначальной длине равно …

Решение: Увеличение длины волны рассеянного фотона (комптон-эффект) равно , где комптоновская длина волны для электрона. Длина волны рассеянного фотона будет максимальной, если угол рассеяния φ = π, а и. Следовательно, . Отношение максимально возможной длины волны рассеянного фотона к его первоначальной длине равно: .

 

№2 Изменение длины волны γ-лучей при комптоновском рассеянии на свободных электронах на угол равно

Решение: , Если угол рассеяния , то .

№3 Давление p света на поверхность, имеющую коэффициент отражения ρ = 0,25, составило 0,25мкПа Энергетическая освещенность этой поверхности (в ) равна

Решение: Применяем формулу для давления света , где Е - энергетическая освещенность поверхности, то есть энергия, падающая на единицу площади поверхности за единицу времени; с - скорость света; ρ - коэффициент отражения. Отсюда энергетическая освещенность поверхности .

 

№4 При рассеянии фотона на свободном электроне кинетическая энергия отдачи электрона будет максимальной, если угол рассеяния в градусах равен …

Решение: При рассеянии фотона его энергия уменьшается, передается электрону, на котором произошло рассеяние (электрону отдачи). Энергия фотона связана с длиной волны:. . Максимальному уменьшению энергии фотона, следовательно, максимальной энергии отдачи соответствует максимальное увеличение длины волны рассеянного фотона: , где комптоновская длина волны для электрона. Длина волны рассеянного фотона λ^’ будет максимальной, если угол рассеяния φ = 180⁰.

 

№5 На черную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу площади поверхности в единицу времени, увеличить в 4 раза, а черную пластинку заменить зеркальной, то световое давление увеличится в _______ раз(-а).

Ответ: 8

№6 Давление света на поверхности при энергетической освещенности составило 0,5 мкПа. Коэффициент отражения этой поверхности в процентах равен …

Решение. Применяем формулу для давления света , где энергетическая освещенность поверхности, т.е. энергия, падающая на единицу площади поверхности за единицу времени. Отсюда коэффициент отражения Вычисляя, находим

№7 Свет,падая перпендикулярно,на абсолютно черную поверхность оказывает такое же давление,как и на зеркальную.Угол падения (отсчитывая от нормали)на зеркальную поверность составляет…

Решение: Давление на зеркальную поверхность в 2 раза больше, чем на абсолютно черную поверхность. От зеркальной поверхности фотоны отражаются. Каждый отраженный фотон передает поверхности удвоенную величину нормальной составляющей импульса (импульс фотона при отражении меняет направление на противоположное). Абсолютно черная поверхность фотоны поглощает, и каждый поглощенный фотон передает поверхности величину нормальной составляющей своего импульса. Луч света падает на зеркальную поверхность под углом . Импульс фотона направлен вдоль луча. На поверхность будет оказывать давление только нормальная составляющая импульса . Тогда для давления можно записать следующее равенство: P=2Pcos , откуда cos Если свет падает на зеркальную поверхность под углом ,т о он оказывает такое же давление, как и на черную,падая перпендикулярно.

 

№8 На зеркальную поверхность направляют поочередно поток одинаковой интенсивности фиолетовых, зеленых, желтых, красных лучей. Давление света на эту поверхность будет наибольшим для лучей ______ цвета.

Ответ: фиолетового

 

№9 Один и тот же световой поток падает нормально на зеркальную и абсолютно черную поверхность. Отношение давления света на первую и вторую поверхности равно …

Ответ: 2

№10 На зеркальную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, увеличить в 2 раза, а зеркальную пластинку заменить черной, то световое давление …

Ответ: останется неизменным