Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания

Подождите немного. Документ загружается.

3.В.2. Интенсивность излучения, испускаемог о твер дым телом,

зависит от:

а) населенности возбужденных уровней энергии атомов и мо-

лекул, а следовательно, от температуры;

б) вероятности спонтанных переходов, а следовательно, от

времени жизни возбужденных состояний;

в) вероятности вынужденных переходов;

г) размеров поверхности тела;

д) длины волны;

е) ве са тела.

3.В.3. Для некоторой четырехуровневой системы возможны

переходы между всеми уровнями. Какое количество спонтанных и

какое количество вынужденных переходов возможно?

а) спонтанных – 3;

б) спонтанных – 6;

в) вынужденных – 3;

г) вынужденных – 6;

д) вынужденных – 12.

3.В.4. Время жизни в озбужденных состо яний а т о мов зависит от:

а) длины волны испускаемых фотонов;

б) энергии состояний;

в) населенно сти уровней энергии;

г) внешнего электрического поля, если оно сильное;

д) является внутренним свойством атомов.

3.В.5. Какие из приведенных ниже характеристик трехуровне-

вой активной среды играют существенную роль для получения ге-

нерации лазера?

а) разно сть энергий

E и

E ;

б) населенность уровней

N . Должно выполняться соотноше-

ние

321

NNN >> ;

в) населенность уровней

. Должно выполняться соотноше-

ние

321

NNN <<

;

г) населенность уровней

. Должно выполняться соотноше-

ние

321

NNN >< ;

д) время жизни возбужденных состояний как предпосылка со-

здания инверсной населенности. Время жизни состояния с энергией

до лжно быть значительно больше, чем состояния с энергией

;

е) время жизни возб ужденных состо яний как предпосылка со-

здания инверсной населенности. Время жизни состояния с энергией

до лжно быть значительно меньше, чем состояния с энергией

3.В.6. Какие из представленных ниже характеристик излуче-

ния можно отнести к специфическим характеристикам лазерного

излучения?

а) когерентность как следствие про странственного ограниче-

ния спонтанного излучения;

б) когерентно сть как следствие того, что это излучение вы-

нужденное;

в) монохроматичность как следствие инверсной населенно сти

некоторой пары энергетических уровней;

г) монохроматичность как следствие спектральной селекции;

д) направленность как следствие диафрагмирования;

е) направленность как следствие того, что активная среда по-

мещается в резонатор.

3.В.7. Принцип детального равновесия состоит в том, что:

а) при высоких температурах наблюдается равновесное (теп-

ловое) излучение;

б) в среде существует баланс (равновесие) переходов с погло-

щением и испусканием фотонов;

в) все испущенные в среде фотоны поглощаются;

г) все падающие на вещество фотоны поглощаются (абсолют-

но черное тело);

д) строго выполняется распределение Больцмана, в ре зультате

чего соотношение населенностей различных уровней энергии по-

стоянно.

3.В.8. Формула Планка описывает:

а) распределение энергии, испускаемой абсолютно черным

телом, в шкале длин волн;

б) распределение энергии, испускаемой абсолютно черным

телом, в шкале частот;

в) распределение энергии, испускаемой абсолютно черным

телом, в зависимости от температуры;

г) зависимость испускательной способности абсолютно чер-

ного тела от частоты и температуры;

д) зависимость испускательной способности любого тела от

частоты и температуры.

3.В.9. Законом С тефана-Больцмана устанавлив ается св язь между :

а) световым потоком и температурой;

б) энергетической светимо стью и температурой;

в) освещенно стью и температурой;

г) испускательной способностью и температурой;

д) постоянной Стефана-Больцмана и температурой.

3.В.10. В условиях термодинамического равновесия в среде:

а) населенность всех уровней энергий атомов одинакова;

б) уровни с большим значением энергии заселены в большей

степени, чем уровни с меньшим значением энергии;

в) распределение атомов по уровням энергии описывается

формулой Больцмана;

г) уровни с большим значением энергии имеют меньшую на-

селенность, чем уровни с меньшим значением энергии;

д) квантовые переходы атомов из одного уровня энергии на

другой невозможны.

3.В.11. Спонтанное испускание фотонов веществом возмож-

но, если:

а)

0=T

;

б)

0>T ;

в) коэффициент Эйнштейна для спонтанного испускания не

равен нулю;

г) населенность возбужденных уровней энергии отлична от

нуля;

д) все атомы находятся в основном состоянии.

3.В.12. Вынужденные переходы ат омов вещества возможны,

если:

а) частота внешнего вынуждающего излучения соответствует

условию частот Бора (второй постулат Бора);

б) все атомы находятся в основном состоянии;

в) при любом распределении атомов по уровням энергии, даже

если бы все они находились в возбужденном со стоянии;

г) коэффициент Эйнштейна для поглощения не равен нулю;

д) при отсутствии внешнего излучения.

3.В.13. Вероятно сть вынужденных переходов с излучением

EE → зависит от:

а) коэффициент а Эйнштейна для вынужденного излучения;

б) разности энергии уровней

E и

E ;

в) частоты излучения;

г) населенности уровня

;

д) населенно сти уровня

E .

3.В.14. Интенсивность вынужденного излучения зависит от:

а) размеров тела;

б) температуры тела;

в) населенности о сновного уровня энергии;

г) населенности возбужденных уровней энергии;

д) коэффициентов Эйнштейна для вынужденных переходов

атомов вещества.

3.В.15. Для лазеров всех типов характерно:

а) наличие источника накачки;

б) наличие резонатора;

в) излучение в оптическом диапазоне;

г) излучение неполяризованного света;

д) наличие активной среды.

3.В.16. На рисунке показаны три уровня энергии основного

E и возбужденных состояний

E и

E некоторого атома и коэффи-

циенты Эйнштейна спонтанных переходов между ними. Среднее

время жизни атома

в этих состояниях будет определяться:

а) значениями

;

б)

значениями

;

в)

τ значениями

A и

A ;

г)

τ значением

A ;

д)

τ значением

A ;

е)

∞=τ

;

ж)

=τ .

Ответы

3.А.1 – а); 2 – а); 3 – б); 4 – а); 5 – а); 6 – б); 7 – а); 8 – а); 9 – а);

10 – б); 11 – а); 12 – б); 13 – а); 14 – а); 15 – б); 16 – а); 17 – б); 18 –

б); 19 – а); 20 – а); 21 – а); 22 – а); 23 – а; 24 – б); 25 – а); 26 – а); 27 –

а); 28 – б); 29 – б); 30 – б); 31 – б); 32 – а); 33 – б); 34 – а); 35 – в);

36 – а); 37 – а); 38 – б); 39 – б); 40 – а); 41 – б); 42 – г.

3.Б.1 – спонтанного; 2 – вынужденных, спонтанных; 3 – ис-

пусканием, излучением; 4 – обратно пропорциональной; 5 – боль-

ше; 6 – активной; 7 – усиливать; 8 – резонатора; 9 – вынужденным;

10 – полупроводниковые; 11 – Басов, Прохоров; 12 – органических

красителей, красителей; 13 – равны; 14 – Планка; 15 – обратно про-

порциональной; 16 – меньших, коротких; 17 – ноль-бесконечность;

18 – прямо пропорциональной; 19 – не изменяется или ст абильна;

20 – временем жизни.

3.В.1 – б), г), д); 2 – а), б), в), г), д); 3 – б), д); 4 – г), д); 5 – г),

д); 6 – б), в), е); 7 – б), д); 8 – а), б), в), г); 9 – б), г); 10 – в), г); 11 – б),

в), г); 12 – а), б), в), г); 13 – а), б), в); 14 – б), г), д); 15 – а), б), д); 16 –

а), г), е).

4. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества

При изучении данной темы следует особое внимание уделить

знанию сути и физического смысла волн де Бройля. Важно пони-

мать, что частицы и волны – это всего лишь две физические модели,

с помощью ко торых можно об ъяснить все известные физические

процессы. Однако при этом часто приходится о дновременно по льзо -

ва ться обеими моделями как взаимодополняющими. В этом и состо-

ит суть принципа дополнительности Н. Бора. Исхо дя из таких пред-

ставлений, лучше понять статистическ ую интерпретацию волн де

Бройля. Предло ж енные тестовые задания на прав лены, прежде всег о,

на выявление ка чества знаний по данной теме, т. е. способности пони-

мать физический смысл и свойств а волн де Бройля, соотношения нео-

пределенностей Гейзенб ерга, на выработк у у мения увидеть про яв ле-

ние универсальных волновых свойств частиц в различных физических

процессах (интерференция, дифракция) и известных опытах.

4.А.1. Согласно идее де Бройля, любая частица обладает вол-

новыми свойствами.

а) да;

б) нет.

в) утверждение некорректно.

4.А.2. Волновые свойства частиц можно обнаружить экспери-

мента льно путем наблюдения явления интерференции.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.3. Для нерелятивистских частиц математические соотно-

шения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики

( и ,

λ и ), аналогичны таковым для излучения.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.4. Длина волны де Бройля обратно пропорциональна им-

пульсу частицы и определяется формулой

ph /=λ

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.5. Дебройлевская длина волны для покоящегося электро-

на меньше, чем для покоящегося протона.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.6. Фазовая скорость волн де Бройля меньше скорости све-

та в вакууме.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.7. Групповая скорость волн де Бройля меньше скорости

света в вакууме.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.8. Групповая скорость волн де Бройля равна скорости дви-

жения частиц.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.9. Каждому стационарному электронному со стоянию ато-

ма водорода, включая возбужденные состояния, соответствует сто-

ячая волна де Бройля.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.10. С точки зрения классической электродинамики, атом

Резерфорда-Бора не мо жет быть устойчивым. В соответствии с иде-

ей де Бройля устойчивость ат омов обеспечивается волновыми свой-

ствами электронов.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.11. Плоская волна де Бройля сопоставляется свободно дви-

жущейся частице.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.12. Сферическая волна де Бройля сопоставляется свобод-

но движущейся частице.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.13. Волновые свойства электронов были обнаружены экс-

периментально Дэвиссоном и Джермером, которые набл юдали диф-

ракцию электронов на кристалле никеля подобно дифракции рент-

геновских лучей.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.14. Волновые свойства электронов были обнаружены экс-

перимента льно Дэвиссоном и Джермером, которые изучали рассе-

яние электронов кристаллами никеля и обнаружили подобную диф-

ракционной зависимость числа рассеянных элект ронов от угла

рассеяния.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.15. Волновые свойства протонов экспериментально обна-

ружить не удалось.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.16. Волновые свойства незаряженных частиц не проявля-

ются.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.17. Волновыми свойствами обладает только поток микро-

частиц и не обладает отдельно взятая частица.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.18. Для наблюдения интерференции важно, чтобы интер-

ферирующие пучки были когерентными. Молекулярные пучки не

могут быть когерентными в принципе.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.19. Для наблюдения интерференции важно, чтобы интер-

ферирующие пучки были когерентными. Два независимых парал-

лельных пучка молекул с одинаковой скоростью движения частиц

будут когерентными.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.20. Амплитуду волны де Бройля можно измерить непо-

средственно.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.21. Можно определить интенсивно сть волны де Бройля.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.22. Амплитуда волны де Бройля измеряется в В/м.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.23. Квадрат амплитуды волны де Бройля пропорционален

вероятности обнаружения частицы.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.24. Если пучок фотонов (пучок света) падает на границу

раздела 2-х сред с коэффициентом отражения 0,5, тогда каждый

фотон разделится на два фотона равной энергии.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.25. Если пучок фотонов (пучок света) падает на границу

раздела 2-х сред с коэффициентом отражения 0,5, тогда каждый

фотон имеет вероятность отражения 50 %.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.

4.А.26. Если пучок атомов падает на границу раздела 2-х сред,

тогда каждый атом имеет одинаковую вероятность отражения.

а) да;

б) нет;

в) утверждение некорректно.