Билет 3

а). Для трех значений температуры Т1 > Т2 > ТЗ нарисуйте пример­ный вид графиков универсальной функции Кирхгофа г: а) г - как функция частоты; б) г - как функция длины волны.

 - универсальная функция Кирхгофа есть не что иное, как испускательная способность абсолютно черного тела. Определяется формулой Планка. Графически имеет вид:

б). Может ли золотая пластинка служить фотосопротивлением? По­чему?

Золотая пластинка не может служить фотосопротивлением. Фотосопротивлением являются полупроводники и диэлектрики, так как их сопротивление изменяется под действием  электромагнитного излучения. При этом меняется концентрация носителей зарядов, либо их подвижность. Металл может нагреваться при поглощении электромагнитного излучения. С ростом температуры сопротивление металлов растет, поэтому косвенным образом сопротивление при таких условиях может меняться под действием электромагнитного излучения и у золотой пластинки, но все же в этом случае она работает как термосопротивление.

в). Что такое спонтанное излучение? резонансное поглощение? вы­нужденное излучение? Объясните механизм возникновения этих яв­лений. В чем отличие спонтанного излучения от вынужденного?

Атомы наиболее интенсивно поглощают свет частоты, соответствующей переходу из основного состояния атома в ближайшее к нему вынужденное состояние. Это явление называют резонансным поглощением. Т.е. фотоны, испущенные атомом при переходе из первого возбужденного состояния в основное, без всяких проблем поглощаются такими же атомами, поскольку их частоты практически совпадают. При поглощении фотона атомы возбуждаются. Поглощение фотона всегда является вынужденным процессом, происходящим под действием внешней электромагнитной волны. В каждом акте поглощается один фотон, а участвующий в этом процессе атом переходит в состояние с большей энергией.

Атом, находясь в возбужденном состоянии (2) может спонтанно, без внешних воздействий перейти в основное состояние, испуская при этом фотон с энергией . Процесс испускания фотона возбужденным атомом без внешних воздействий называется спонтанным излучением. Чем больше вероятность спонтанных переходов, тем меньше среднее время жизни атома в возбужденном состоянии. Так как спонтанные переходы взаимно не связанны, то спонтанное излучение некогерентно. Спонтанное излучение атома обусловлено только неустойчивостью его верхнего (возбужденного) состояния, вследствие которого атом освобождается от энергии возбуждения путем излучения фотона. Различные атомы излучают независимо друг от друга, и генерируют фотоны, которые распространяются в различных направлениях, имеют различные фазы и направления поляризации. Следовательно спонтанное излучение некогерентно.

 

Если на возбужденный атом действует электромагнитная волна с частотой v, удовлетворяющей соотношению энергии квантовых состояний атома, возникает вынужденное излучение. В каждом акте вынужденного излучения участвуют два фотона. Один из них, распространяясь от внешнего источника (соседнего атома), воздействует на атом, в результате которого испускается фотон. Оба фотона имеют одинаковое направление распространения и поляризации, а также одинаковые частоты и фазы. То есть вынужденное  излучение всегда когерентно с вынуждающим.

г). Почему прочность ядер уменьшается при переходе к тяжелым элементам?

При объединении нуклонов в ядро выделяется определенное количество энергии - энергия образования ядра. Эта энергия численно равна энергии связи ядра , которая измеряется минимальной работой, необходимой для того, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны. Энергия связи ядер зависит от числа нуклонов в ядре. обладают все элементы, находящиеся в центре периодической системы Менделеева. Уменьшение удельной энергии связи  (энергии связи, приходящейся на один нуклон) при переходе к более тяжелым ядрам объясняется тем, что с возрастанием числа протонов в ядре увеличивается их кулоновское отталкивание.

2.     Температура поверхности Солнца Т=5500К. Считая, что поглощательная способность Солнца и Земли равна единице и что Земля на­ходится в состоянии теплового равновесия, оценить ее температуру.

3.     Какая часть атомов радиоактивного вещества остается нераспавшейся по истечении времени t, равного трем средним временам жиз­ни атома?