Методические указания для студентов, 2 курс, 4 семестр

«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой _________ Коробкова С.А.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №2
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 1. Законы теплового излучения.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1. Равновесное тепловое излучение.
2. Энергетическая светимость. Испускательная и поглощательная
способности. Абсолютно черное тело.
3. Закон Кирхгофа.
4. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела.
5. Закон Стефана-Больцмана.Закон смещения Вина.
6. Формула Релея-Джинса. Гипотеза Планка. Формула Планка.
7. Оптическая пирометрия.
Решить задачи по теме:
1. Температура черного тела 1000 К. На сколько процентов изменится его
энергетическая светимость при повышении температуры на 1 К?
2. На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности
энергетической
светимости
следующих
источников
теплового
0
излучения: Тело человека с температурой кожи 30 С; Спираль
электрической лампочки 2000 К: Поверхность Солнца 5800 К; Атомная
бомба, имеющая в момент взрыва температуру 107 К; Излучающие тела
считать черными.
3. В следствии изменения температуры серого тела максимум спектральной
плоскости энергетической светимости сместился с 2400 нм до 800 нм. Во сколько
раз изменится энергетическая светимость тела?
Литература:
1. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
2. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год издания.
3. Лекции
«УТВЕРЖДАЮ»
Коробкова С.А.
Зав. кафедрой
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №3
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 2. Фотоэффект.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1.
2.
3.
4.
Виды фотоэффекта.
Законы внешнего фотоэффекта.
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
Применение фотоэффекта.
Решить задачи по теме:
1.
На металлическую платину направлен монохроматический пучок света с
частотой   7,3 1014 Гц . Красная граница 0 фотоэффекта для данного
материала
равна
560нм .
Определить
максимальную
скорость
vmax
фотоэлектронов
2.
На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны
  0,1мкм . Красная граница фотоэффекта 0  0,3мкм . Какая доля энергии
фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?
3.
На металл падает рентгеновское излучение с длиной волны =1 нм.
Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость vmax
фотоэлектронов.
4.
Для
прекращения
фотоэффекта,
вызванного
облучением
ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно приложить
задерживающую разность потенциалов U1 = 3,7 В. Если платиновую пластинку
заменить другой пластинкой, то U2 = 6 В. Определить работу выхода электронов
с поверхности этой пластинки. Работа выхода электронов Ав = 6,3 эВ.
Литература:
1. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
2. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год
издания.
3. Лекции
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой _________ Коробкова С.А.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №4
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 3. Волновые свойства частиц. Давление света.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1.
2.
3.
4.
Энергия и импульс фотона.
Давление света.
Эффект Комптона и его элементарная теория.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Решить задачи по теме:
1.
В результате эффекта Комптона фотон с энергией  1  1,02МэВ рассеян
на свободных электронах на угол  150 . Определить энергию  2 рассеянного
фотона.
2.
Фотон с энергией  1  0,51МэВ при рассеянии на свободном электроне
потерял половину своей энергии. Определить угол рассеяния  .
3.
На зеркальную поверхность площадью S  6см 2 падает нормально
поток излучения Фе  0,8Вт . Определить давление p и силу давления F
света на эту поверхность.
4.
Свет с длиной волны =600 нм нормально падает на зеркальную
поверхность и производит на нее давление р= 4 мкПа. Определить число N
фотонов, падающих за время t=10 с на площадь S=1 мм2 этой поверхности.
Литература:
1. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
2. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год
издания.
3. Лекции
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой _________ Коробкова С.А.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №5
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 4. Теория атома водорода.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Модели атома Томсона и Резерфорда. Ядерная модель атома.
Формула Резерфорда.
Линейчатый характер атомных спектров.
Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца.
Правила квантования.
Уровни энергии в атоме водорода.
Решить задачи по теме:
1.
2.
3.
4.
5.
На сколько изменилась кинетическая энергия электрона в атоме водорода
при излучении атомом фотона с длиной волны   435нм .
В однозарядном ионе лития электрон перешел с четвертого
энергетического уровня на второй. Определить длину волны  излучения,
испущенного ионом лития.
Электрон в атоме водорода находится на третьем энергетическом
уровне. Определить кинетическую Т , потенциальную П и полную Е
энергию электрона. Ответ выразить в электрон вольтах.
Фотон выбивает из атома водорода, находящегося в основном состоянии,
электрон с кинетической энергией Т  10эВ . Определить энергию  фотона.
Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня
на второй. Определить энергию испущенного фотона.
Литература:
1. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
2. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год
издания.
3. Лекции
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой _________ Коробкова С.А.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №6
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 5. Элементы квантовой механики.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1. Волновые свойства вещества. Корпускулярно-волновая природа света и частиц.
Волны де-Бройля и их свойства.
2. Соотношение неопределенностей Гейзенберга для координаты и импульса.
3. Волновая функция и ее физический смысл. Общее уравнение Шредингера.
4. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Частица в бесконечно
глубокой одномерной потенциальной яме.
5. Прохождение частицы через потенциальный барьер.
6. Линейный гармонический осциллятор.
Решить задачи по теме:
1. Кинетическая энергия электрона в атоме водорода равна 13,6эВ. Используя
соотношение неопределенностей, оцените (в пикометрах) размер области
локализации электрона. Считать, что Δv=v и Δr=r.
2. Используя соотношение неопределенностей, оцените предел точности определения
частоты излучения (в Гц), если среднее время жизни атома в возбужденном
состоянии составляет 10-8с.
3. Вычислить дебройлевскую длину волны электрона, прошедшего ускоряющую
разность потенциалов; а) 500 В; б) 500 кВ.
4. Длина волны де Бройля иона, имеющего массу 4*10-26кг, ускоренного разностью
потенциалов 1000В, равна 0,131пм. Найдите валентность этого иона (отношение
заряда иона к элементарному электрическому заряду). Начальной скоростью иона
пренебречь.
5. Частица находится в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме
шириной l в основном состоянии. В каких точках ямы плотность вероятности
обнаружения частицы совпадает с классической плотностью вероятности?
Литература:
1. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
2. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год издания.
3. Лекции
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой _________ Коробкова С.А.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ №7
для студентов 2 курса медико-биологического факультета
Тема 6. Физика атомного ядра.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ:
Подготовиться к основным теоретическим вопросам темы:
1. Строение ядра. Нуклоны. Ядерные силы. Энергия связи. Дефект массы атомных
ядер.
2. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
3. Правило смещения, α - распад. Закон Гейгера-Нэттола. β - распад. Его
особенности.
4. Искусственная радиоактивность. Ядерные превращения под действием α - частиц,
протонов и γ- квантов.
5. Реакция деления тяжелых ядер. Цепные ядерные реакции.
6. Ядерная энергетика. Термоядерные реакции и перспективы их использования.
Решить задачи по теме:
1. Период полураспада кобальта
5,3года . Определить какая доля
Со27
60
первоначального количества ядер этого изотопа распадется через 10 лет .
2. На сколько процентов уменьшится активность изотопа иридия
192
77
Ir за время
t  15сут ?
3. Определить число N ядер, распадающихся в течение времени: 1) t1  1мин ;
2) t 2  5сут , - в радиоактивном изотопе фосфора 15 P массой m  1мг .
4. Дописать ядерную реакцию и определить кинетическую энергию частиц,
вылетающих в результате распада.
5. Определить тепловые эффекты следующих реакций:
32
7
Li p, n7 Be и
Od ,  14 N
16
6. Вычислить дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи для
элемента 108 Ag 47 .
Литература:
4. Трофимова Т.И. «Курс физики», любой год издания.
5. Ремизов. А.Н. «Медицинская и биологическая физика», любой год издания.
6. Лекции