«Физика пәнінен күрделі есептер шығару жолдары»
Толқындық оптика тақырыбына арналған жадынама
жүктеу/скачать 1,54 Mb.
|
«Физика пәнінен күрделі есептер шығару жолдары»
| Толқындық оптика тақырыбына арналған жадынама
Вакуумдағы жарық жылдамдығы ( с=3*108м/с ) табиғатта ақпаратты жеткізудің ең үлкен жылдамдық. Екі ортаның шекарасында жарықтың сыну оның бір ортадан екінші ортаға көшу кезіндегі жылдамдығының өзгерісімен байланысты. Сыну көрсеткіші жарық шоғының түсу бұрышынан емес, оның түсінен тәуелді. Түстердің әр түрлілігі толқын ұзындығының (жиіліктің) әр түрлілігіне байланысты. Интерференция тек когерентті толқындарда байқалады. Жарық көздері когерентті болады, егер, олармен шығарылған толқындардың жиіліктері бірдей болса және олардың арасындағы фазалар айырымы уақыт өтуімен байланысты тұрақты болса. Нақты жарық көздері әр қашан когерентті емес толқындарды шығарады. Когерентті толқындарды алу үшін жарық толқынды кейбір оптикалық жүйелер арқылы 2 бөлікке бөлінеді. Толқындардың жол айырымы дегеніміз толқын көзінің нүктесінен интерференция байқалатын нүктеге дейінгі қашықтықтардың айырымы егер жол айырымы d =2k* , онда күшею, ал d=(2k+1) , болса, бәсеңдеуі байқалады. Дифракция құбылысында жарық толқындары толқын ұзындығының шамасына тең болатын бөгеттерді орағытып өтеді. Қарапайым дифракциялық тор дегеніміз бірінен кейін бірі тұратын ендіктері толқын ұзындығына шамалас болатын мөлдір және мөлдір емес вертикаль сызықтар. Тор периоды d-a+b №88 есеп. Массасы 1,6 кг жүк ілінген жіп горизонталь бағытта әсер ететін 12 Н күшпен жаңа орынға ауытқытылды.Жіптің керілу күші(g=10 м/с2)
№89 есеп. Ұзындықтарының айырмасы 32 см екі математикалық маятниктің бірдей уақытта біреуі 50 тербеліс,ал екіншісі 30 тербеліс жасаса,маятниктердің ұзындықтары
№90 есеп. Серіппеге ілінген жүк х=0,15sin785t қозғалыс теңдеуімен тербеледі.Жүктің тербеліс жиілігі
№91 есеп. Математикалық маятниктің қозғалыс теңдеуі: х = 0,1cos( 2t + ) Маятниктің ұзындығы ( ġ=10 м/с2)
№92 есеп. Синусоидалы тербеліс жасаған нүкте π/6 фазасында 2 см-ге орын ауыстырады.(Тербеліс тепе-теңдік жағдайдан баталады). Тербеліс амплитудасы
№93 есеп. Серіппеге ілінген массасы 2 кг дененің тепе-теңдік қалыптан ең үлкен ауытқуы 0,05 м. Дене 40 с-та 10 рет тербелсе,оның толық энергиясы
№94 есеп. Серіппеге ілінген массасы 200г дененің тербеліс периоды 0,25с болса, серіппе қатаңдығы (g =10 м/с2)
№95 есеп. Тербеліс периоды Т0 болатын математикалық маятниктің ұзындығын n есе арттырғанда оның Т1 периоды
№96 есеп. Серіппеге ілінген жүк, жиілігімен тербеледі. Серіппенің ең үлкен созылуын анықтайтын формула
№97 есеп. Тербелмелі контурдағы еркін тербелетін зарядтың ең үлкен мәні 1мкКл, ал ең үлкен ток күші 10А. Контурдағы тербеліс жиілігі
№98 есеп. Егер тербеліс периоды 1.256 ∙ 10-3 c болса, сыйымдылығы 4 мкФ контурда резонанс байқалады. Контур катушкасының индуктивтілігі
№99 есеп. Екі когерентті жарық шоқтары кеңістіктің қайсысыбір нүктесіне келіп жетті. Екеуінің жол айырмасы 2 мкм. Егер жарық түсі қызыл болса, осы нүктеде жарық (
№100 есеп. Екі интерференцияланушы сәулелердін жол айырмасы болса,тербелістерінің фазаларын айырмасы
№101 есеп. Жиілігі 1015 Гц жарық түсіргенде литийден шыққан электрондардың максимал кинетикалық энергиясы ( Аш =0,38∙10-18 Дж; 1 эВ = 1,6∙10-19 Дж; h = 6,63∙10-18 Дж∙с )
№102 есеп. Индуктивтілігі 0,2 Гн катушка арқылы өтетін жиілігі 100 Гц айнымалы ток күшінің әсерлік мәні 1,01 А. Индуктивтік катушкадағы кернеудің ең үлкен мәні Шешуі: Ең үлкен әсерлік мәнің тізбек бөлігі үшін Ом заңынан аламыз, яғни осыдан . Есепте ток күшінің әсерлік мәні берілгендіктен формуласынан, түрлендіреміз. Ал деп аламыз, өйткені катушкадағы кедергіні пайдаланамыз. , мұндағы Ендеше Жауабы: №102 есеп Конденсатордың сыйымдылығы 2,5 мкФ тербелмелі контурдың периоды 1мс болса, катушканың индуктивтілігі Шешуі: Томсон формуласын пайдалана аламыз , осыдан индуктивтілікті шығарса Жауабы: №103 есеп 1500кГц жиілікпен жұмыс жасайтын радиостанция генераторы контурдың сыйымдылығы 400пФ. Контур индуктивтілігі Шешуі: Томсон формуласынан аламыз , осыдан индуктивтілікті шығарса Периодты жиілік арқылы өрнектейміз. Жауабы: №104 есеп Тербелмелі контурдағы жиілігі Гц. Резонанс кезіндегі индуктивтілік кедергісі 0,5 кОм –ға тең. Конденсатор сыйымдылығы Шешуі: Конденсатор сыйымдылығын формуласынан түрлендіріп аламыз. мұнда индуктивтілігі белгісіз болғандықтан индуктивтілік кедергі формуласынан таба аламыз . Ал - ны жиілік арқылы анықтаймыз. Жауабы: №105 есеп Кедергісі 3*10-2 Ом контур арқылы өтетін магнит ағыны 2 с-та 1,2*10-2 Вб-өзгереді. Контурдағы ток күші Шешуі: Контурдағы ток күшін формуласымен табамыз. Мұндағы формуласын пайдаланып, ток күшін есептеуге болады Жауабы: №106 есеп Индукциясы 4мТл біртекті магнит өрісінде қозғалған электронның айналу периоды (e=1.6*10-19 Кл, me=9.1*10-31) Шешуі: Жауабы: №107 есеп Горизонталь рельстер бір-бірінен 0,2 м қашықтықта тұр. Олардың үстінде рельске және магнит индукция векторына перпендикуляр металл шыбық жатыр. Шыбықтың массасы 0,5 кг және шыбық пен рельс арасындағы үйкеліс коэффициенті 0,2. шыбық бойымен 50 А ток жүргенде, шыбықты қозғалту үшін қажет магнит өрісінің индукциясы Шешуі: осыдан Жауабы: №107 есеп Индукциясы 0,4 Тл-ға тең магнит өрісіндегі 2*104 км/с жылдамдықпен индукция сызытарына перпенидикуляр қозғалып келе жатқан протонға әсер ететін күш (q=1.6*10-19 Кл) Шешуі: Лорнец күші формуласын қолданамыз Жауабы: №108 есеп Индукциясы 0,01 Тл магнит өрісінде радиусы 10 см шеңбер сызған протонның жылдамдығы (q=1.6*10-19 Кл; mp=1.6*10-27кг) Шешуі: мұндағы анықталады. Ал үдеуді формуласымен таба аламыз. Жауабы: №109 есеп. Кернеулігі 60кВ/м біртекті өрісте 5 нКл заряд орын ауыстырған. Модулі бойынша 20 см-ге тең орын ауыстыру күш сызықтарының бағытымен 600С бұрыш жасайды. Өрістің жұмысы () Шешуі: A=Fs, мұндағы F күшті формуласынан табамыз. Жауабы: №110 есеп. 4нКл зарядтың 3 см қашықтықтағы өріс кернеулігі 20 кВ/м. Осы ортаның диэлектрлік өтімділігі (k=9*109H*м2/Кл2) Шешуі: Өріс кернеулігі бұдан Жауабы: №111 есеп. Электр өтімділігі 1,5 ортадағы электр өрісінің кернеулігі 2*103В/м, электр өрісі энергиясының тығыздығы Шешуі: Жауабы: №112 есеп. Нүктедегі өріс кернеулігі 100 Н/Кл. Егер заряд 1*10-7 Кл-ға тең болса, онда оның нүктеге дейінгі қашықтығы (k=9*109H*м2/Кл2) Шешуі: Өріс кернеулігі бұдан Жауабы: 3м №113 есеп. 1*10-8кл және 16*10-9Кл зарядтар бір-біріне 14 мм қашықтықта орналасқан. Олардың әсерлеуі күші (k=9*109H*м2/Кл2) Шешуі: Кулон заңын пайдаланып есепті шығару Жауабы: №114 есеп. Егер зарядтардың арақашытығын 2 есе кемітсе, q1 және q2 зарядтардың әсерлесуінің потенциалдық энергиясы Шешуі: формуласынан зарядтардың әсерлесуінің потенциалдық энергиясы мен арақашықтық өзара кері пропорционал болғандықтан арақашықтық қанша есе артса, потенциалдық энергия сонша есе артады , яғни түрін аламыз. Жауабы: 2 есе артады №115 есеп. Индукциясы 10-3 Тл біртекті магнит өрісіне электрон шеңбер бойымен қозғалады. Электронның айналу периоды (e=1.6*10-19 Кл, me=9.1*10-31) Шешуі: Жауабы: №116 есеп. Кернеулігі 80кВ/м электр өрісі 20 Дж жұмыс атқарғанда, 40*10-3 Кл зарядтың орын ауыстыру қашықтығы Шешуі: A=Fs формуласынан аламыз, ал мұндағы күшті формуласынан түрлендіріп шығарамыз. Жауабы: №117 есеп. Электрондар арасындағы ауа кеңістігін ультракүлгін сәулесімен сәулелендіргенде қанығу тогы 4 А болды. Ионизатор 1 секундта туғызатын ион саны (e=1.6*10-19 Кл) Шешуі: ток күші формуласынан , ал ион санын зарядтың шамасын бір электронға бөлеміз Жауабы: №118 есеп. Парафинмен толтырылған жазық конденсатордың астарларындағы кернеу 100В. әрбір астарының ауданы 50 см2, олардың арақашықтығы 1 мм. Конденсатордың заряды () Шешуі: бұдан ал С-ны формуласынан анықтаймыз. Жауабы: №119 есеп. Электр заряды су тамшысы, заряды су тамшысымен қосылды. Пайда болған тамшының заряды Шешуі: Жауабы: №120 есеп. Индуктивтілігі 10 Гн катушка мен әр астарының ауданы 100 см2, арақашықтығы 0,14 см ауалы жазық конденсатордан тұратын тербелмелі контурдың жиілігі ) Шешуі: тербелмелі контур жиілігін формуласынан түрлендіріп аламыз . Ал мұндағы -ны формуласымен табамыз. формуласымен сыйымдылықты анықтаймыз. Жауабы: №121 есеп. Сыйымдылығы С1=1 мкФ, С2=2 мкФ, С3=3 мкФ үш конденсатор берілген. Осыларды жалғап, алуға болатын ең аз сыйымдылық Шешуі: Тізбектей жалғау , осыдан Параллель жалғау , сондықтан тізбектей жалғау барысында ең сыйымдылық аламыз. Жауабы: мкФ №122 есеп. Толқын ұзындығы 720нм қызыл сәуле толық жұтылған кездегі фотонның импульсі () Шешуі: (Н*с) Жауабы: Н*с №123 есеп. Фотоэффектінің күміс үшін шекарасы 0,29мкм. Электрондардың күмістен шығу жұмысы (с=3*108м/с, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: Планк формуласын пайдаланамыз мұнда Е=А деп аламыз және жиілікті формуласымен анықтасақ, алатын формуламыз былай жазылады . Жауабы: №124 есеп. Көрінетін сәулелердің толқын ұзындығы 500 нм болса, фотонның массасы (с=3*108м/с, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: бұдан Ал энергияны Планк формуласынан аламыз Жауабы: №125 есеп. Толқын ұзындығы 3*10-7м жарық затқа түседі, ол зат үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы 4,3*1014Гц. Фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы (с=3*108м/с, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: Энштейн формуласы осыдан болса, жиілік қызыл шекарасы Жауабы: №126 есеп. Сәуле шығаруда толқын ұзындығы 1нм сәйкес болу үшін, рентген түтікшесіне түсетін кернеу (е=1.6*10-19Кл, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: осыдан ал Жауабы: №127 есеп. Фотокадотқа жұтылған фотонның энергиясы 5эВ. Электронның катодтан шығу жұмысы 2эВ. Фототокты тоқтата алатын жапқыш потенциалдар айырмасы (е=1.6*10-19Кл, 1эВ=1.6*10-19Дж) Шешуі: 5эВ=5*1,6*10-19=8*10-19 Дж; 2эВ=2*1,6*10-19=3,2*10-19 Дж осыдан Энштейн формуласы бұдан , ; Жауабы: №128 есеп. Егер фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы 4,5*10-20 Дж, ал электрондардың металдан шығу жұмысы 7,6*10-19 Дж болса, металл бетін жарықтандыратын жарық толқынының ұзындығы (с=3*108м/с, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: Энштейн формуласы осыдан Жауабы: №129 есеп. Көзің талмай қабылдайтын қуаты 2*10-9 Вт. Толқын ұзындығы 0,5 мкм жарықты қабылдайды. 1 с ішінде көз торына түсетін фотон саны (с=3*108м/с, h=6,63*10-34Дж*с) Шешуі: және , деп алып . Шешуі: №130 есеп. Азот ядросы -бөлшекті қармап алып, протон бөліп шығарғанда пайда болатын элемент. Шешуі: - ыдыраудың жалпы формуласы былай жазылады. , мұндағы Х-ыдырайтын ядро; А-массалық сан (нуклондар саны); Z-ыдырайтын элементтің зарядтық саны (периодтық кестедегі реттік номері); -туынды гелий ядросы (-бөлшегі); Y- туынды ядро. Протон бөліп шығарғандықтан біздің есебіміз былай жазылады. ыдыраудың оң жақ бөлігі мен сол бөлігіндегі протондар саны мен сәйкесінше массалық сандар қосындысы тең болу керек. Массалық сандары 14+4=8 болғандықтан бөлініп шығатын элементтің массалық саны 18-1=17, пронтандар 7+2=9 тең болғандықтан бөлініп шығатын элементтің протондар саны 9-1=8 тең, яғни элементі пайда болды. Бұл элемент периодтық кестеде 8 ретті элемент оттегіні береді. Жауабы: №131 есеп. Егер гелий ядросы үшін байланыс энергиясы 7,7 МэВ, дейтерий ядросы үшін 2,2 МэВ болса, мынадай реакция Шешуі: немесе 2,2 МэВ*2=4.4МэВ, 7,7МэВ-4,4МэВ=3,3МэВ Жауабы: 3,3МэВ №132 есеп. Радиоактивті кобальттің жартылай ыдырау периоды 72 тәулік. Массасы 4 г кобальттің 216 тәулікте ыдырайтын бөлігінің массасы Шешуі: формуласымен ыдыраудан кейінгі қалған атомдарының массасын табамыз. Ал ыдырайтын бөлігін табу үшін қолданамыз. №133 есеп. . Егер берилий изотопы ядросы үшін байланыс энергиясы 56,4 МэВ литий изотопы ядросы үшін 39,2 МэВ, дейтрий ядросы үшін 2,2 МэВ болса, мынадай реакция кезінде бөлініп шығатын энергия Шешуі: Жауабы: №134 есеп. Толқын ұзындығы 0,5 мкм жарықтың екінші реттік дифракциялық максимумы 300 бұрышпен байқалуы үшін дифракциялық тордың 1 мм-дегі штирх саны жүктеу/скачать 1,54 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|