Задания для самостоятельного решения

1Будет ли наблюдаться фотоэффект, если на поверхность серебра ( ) направить излучение с длиной волны 300 нм?

2На поверхность лития падает монохроматический свет с длиной волны 310 нм. Чтобы прекратить фототок, надо приложить задерживающую разность потенциалов не менее 1,7 В. Определить работу выхода.

3Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, если фототок прекращается при приложении задерживающего потенциала в 3,7 В.

4Определить энергию, импульс и массу фотона с длиной волны 0,5 мкм.

5Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего разность потенциалов в 9,8 В.

Задание для самостоятельной работы

вариант	A, Дж.	U, В.	E, Дж.	λ_кр.г, м.	λ, м.	ν ,Гц.	m, кг	V, м/с.
1	?	1	?	?	413нм	?	9,1·10^-31	?
2	5эВ	?	?	?	?	?	9,1·10^-31	?
3	?	?	?	530нм	-	?	9,1·10^-31	?
4	7,85·10^-19	?	?	?	_	?	9,1·10^-31	?
5	4,5эВ	?	?	?	-	?	9,1·10^-31	?
6	?	4,25	?	?	-	?	9,1·10^-31	?
7	2,26эВ	?	?	-	345нм	?	9,1·10^-31	?
8	4,08эВ	?	?	?	-	?	9,1·10^-31	7,2·10⁵
9	?	?	1,8·10^-19	550нм	-	?	9,1·10^-31	?
0	?	?	2,84·10^-19	?	317нм	?	9,1·10^-31	?

A, Дж- работа выхода

U, В – запирающее напряжение

E, Дж – кинетическая энергия

λ, м. – длина волны

λ _кр.г, м – длина волны красной границы

ν, Гц – частота излучения

m, кг – масса электрона

V, м/с. – скорость движения частицы

h = 6,62·10^-34Дж·с – постоянная Планка

Литература:

¾ Г.Я.Мякишев, Физика учебник 10, 11 кл. 2010 г.

¾ А.П.Рымкевич. Сборник задач по физике 10-11 кл. 2010 г.

¾ С.А.Смирнов. Сборник задач по физике.2010 г

Практическое занятие №21

По теме «Определение энергии расщепления ядра»

Цель: С овершенствование полученных знаний и умений; формирование представлений о постановке, классификации, приемах и методах решения задач по ядерной физике. Сформировать умения записывать ядерные реакции, уметь определять неизвестный продукт реакции с использованием законов сохранения массового числа и заряда, обосновать существование ядерной энергии как одной из форм энергии, формировать умение вычислять энергетический выход ядерных реакций.

Теория:

Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерные реакции.

Энергия связи атомного ядра E_св= Δmс²,

где с – скорость света в вакууме; Δm – дефект массы ядра, численно равный разности суммарной массы протонов и нейтронов, входящих в состав ядра, и массы самого ядра

Δm=Zm_p+Nm_n–M_яZ-число протонов в ядре; N-число нейтронов

m_p и m_n – массы свободных протонов и нейтронов; М_я– масса ядра, которая рассчитывается по формуле:

М_я = М_а – Zm_e,

Где М_а– масса нейтрального атома; m_е, – масса покоя электрона.

m_p, m_n и т_е измеряются в атомных единицах массы (а. е. м.).

При расчете энергии связи в электрон-вольтах можно пользоваться следующим выражением:

Е_св = 931,57 Δm (МэВ); 1 эВ= 1,6*10^–19 Дж.

Энергетический выход ядерной реакции

Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции ΔE (энергетическим выходом реакции), равной разности энергий покоя ядра и частиц до реакции и после нее, т.е. энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции.

где (m₁+m₂)— сумма масс частиц до реакции, (m₃+m₄)— сумма масс частиц после реакции.

Если ΔE >0, то реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической, если ΔE <0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической.

Данная энергия выражается в Джоулях, но нам предстоит ее выражать в МэВ. Для этого наша формула будет выглядеть следующим образом:

Задача 1 При бомбардировке нейтронами атома азота-14 испускается протон. В ядро какого изотопа превращается ядро азота? Написать реакцию.

¹⁴₇N + ¹₀n → ¹₁H + ¹⁴₆C

Задача 2 Ядро изотопа магния-25 подвергается бомбардировке протонами. Ядро какого элемента при этом образуется, если реакция сопровождается излучением α - частицы?

²⁵₁₂Mq + ¹₁H→ ⁴₂He + ²²₁₁Na

Задача 3 При бомбардировке α-частицами алюминия образуется новое ядро и нейтрон. Записать ядерную реакцию и определить ядро, какого элемента при этом образуется.

²⁷₁₃Al + ⁴₂He→ ¹₀n + ³⁰₁₅P

Задача 4 Вычислите энергетический выход ядерной реакции .

Решение:

Для вычисления энергетического выхода ядерной реакции необходимо найти разность масс частиц, вступающих в реакцию, и частиц – продуктов реакции. В реакции участвуют атомные ядра, но в справочных таблицах обычно даются сведения лишь о массах атомов. Можно найти массу каждого атомного ядра вычитанием массы электронов оболочки из массы атома. Можно поступить иначе. Если в уравнении ядерной реакции слева и справа пользоваться только массами атомов (т.е. массой атома водорода, а не массой протона слева, и массой атома гелия, а не массой альфа-частицы справа), то из-за одинаковости числа электронов в атомах, вступающих в реакцию, и в продуктах реакции их вычитание осуществляется автоматически при нахождении разности масс. Таким образом, для решения задачи можно воспользоваться сведениями из справочника о массах атомов.