77. Kosmiczne mikrofalowe promieniowania tła opisu wzór Plancka

Wydział Inżynierii Środowiska (IŚ); kierunek IŚ. List nr 12 do kursu Fizyka, r. ak. 2014/15.
Lista zawiera zadania przeznaczone do samodzielnego rozwiązania.
Studentka/student jest zobowiązana(y) do wydrukowania ww. kartę przedmiotu, tabelę wzorów, list zadań i przynoszenia tabel i
list na zajęcia w portfolio. Lista 12. mają na celu zdobycie przez studentów wiedzy matematyczno-fizycznej oraz nabycie umiejętności
rozwiązywania zadań dotyczących promieniowania cieplnego, zjawiska fotoelektrycznego oraz efektu Comptona. Zadania nierozwiązane na
zajęciach lub krótko omówione mogą być treściami sprawdzianów.
77. Kosmiczne mikrofalowe promieniowania tła opisu wzór Plancka z temperaturą 2,7 K. Dla jakiej
długości i dla jakiej częstotliwości rozkład widmowy tego promieniowania osiąga maksima? Ile
wynosi całkowita moc promieniowania resztkowego docierającego do powierzchni Ziemi?
78. Całkowita moc energii promieniowanej przez Słońce wynosi 4⋅1026 W, a jego promień 7⋅108 m.
Oblicz strumień energii emitowanej przez Słońce w W/m2. Potraktuj Słońce jako ciało doskonale
czarne i przy tym założeniu oszacuj średnią temperaturę jego powierzchni. Stała Stefan-Boltzmanna
jest równa 5,7⋅10-8 W/(m2K4). Ziemię dzieli od Słońca średnia odległość 150 mld metrów. Wyznacz
strumień energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi (stała słoneczna).
79. Włókno żarówki wolframowej o mocy 40 W ma temperaturę świecenia 3300 K. Przyjmijmy, że
żarówka jest ciałem doskonale czarnym o częstotliwość νmax odpowiadającej maksimum emisji.
Zakładając, że 55% mocy jest emitowane w postaci fotonów o częstotliwości ν wyznacz liczbę
fotonów emitowanych przez tę żarówkę w czasie przewidywanego czasu jej świecenia ocenianego na
1000 godzin.
80. Oszacuj moc promieniowania cieplnego emitowanego przez własne ciało, traktując je jako doskonale
czarne. Dla jakiej długości fali λmax i dla jakiej częstości νmax emitujesz najintensywniej promieniuje?
Czy to promieniowanie termiczne jest widoczne? Jak zmieni się emitowana energia cieplna, jeśli
zaczniesz gorączkować osiągając temperaturę 40oC. Twoje oko reaguje na błysk złożony z około 60
fotonów o długości fali 550 nm. Jaką energię absorbuje oko w takich warunkach?
81. Foton o długości fali 0,18 nm podlega rozpraszaniu Comptona pod kątem π. Ile wynosi długość fali
rozproszonego fotonu? Jaką energię uzyskuje elektron podczas zderzenia? Jaka jest prędkość odrzuconego elektronu? Czy zachodzi konieczność stosowania wzorów relatywistycznych?
82. Praca wyjścia dla cezu wynosi 1,9 eV. Dla jakich częstotliwości i dla jakich długości fal elektromagnetycznych zjawisko fotoelektryczne nie będzie obserwowane? Mierząc fotoefekt dla cezu stwierdzono, że dla długości fal 435,8 nm i 546,1 nm napięcia hamujące wynoszą odpowiednio 0,95 V i
0,38 V. Korzystając z tych danych oblicz stałą Plancka.
83. Pomiary napięcia hamującego V0 dla fotoefektu dla sodu dla różnych długości padającego
promieniowania reprezentuje poniższa tabela.
Wykonaj wykres umożliwiający wyznaczenie pracy wyjścia, częstotliwości progowej i stosunku h/e.
Zadanie to każdy student wykonuje w domu i przynosi rozwiązanie na zajęcia
Wrocław, 30 V 2015
W. Salejda
1