«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, n7 Be и Od , 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