Физика /1.Теоретическая физика
К.п.н. Мищик С.А.
Государственный морской университет имени
адмирала Ф.Ф.Ушакова ,
Россия
Системные задачи квантовой механики
прикладной физики морского флота
Системные
задачи квантовой механики прикладной физики морского флота
отражают целостно-системное моделирование основных элементов транспортных
объектов. При этом возникает ориентация на единство базисных характеристик
предметных и исполнительных условий относительно предмета содержания и способа
его реализации. Рассматривается: квантово-механические
характеристики навигационных световых излучений; особенности эксплуатации
судовой фотоэлектрической системы автоматизированного контроля; квантовое действие на морские суда в мировом
океане во время повышенной солнечной активности; учёт квантовых процессов,
возникающих при эксплуатации электронных систем на морском флоте.
В процессе решения системных задач квантовой механики прикладной физики морского флота
необходимо применять основные положения теории деятельности, системного анализа
и теории формирования интеллекта.
Системный анализ предполагает
выполнение последовательности системных аналитических действий: выделить объект
анализа – задачу квантовой механики прикладной физики морского флота (ЗКМПФМФ)
как систему; установить порождающую среду ЗКМПФМФ; определить уровни анализа ЗКМПФМФ;
представить целостные свойства ЗКМПФМФ относительно пространственных, и временных
характеристик и их комбинаций; выделить структуру уровня анализа ЗКМПФМФ;
установить структурные элементы уровня анализа ЗКМПФМФ; определить
системообразующие связи данного уровня анализа ЗКМПФМФ; представить
межуровневые связи анализа ЗКМПФМФ; выделить форму организации ЗКМПФМФ;
установить системные свойства и поведение ЗКМПФМФ.
Задача 1
Определить
массу m фотона красных навигационных лучей света морского
маяка с длиной волны λ=700
нм .
Ответ: т
= 3,2·10-36 кг .
Задача 2
Определить энергию Е, массу m и импульс р
фотонов с длиной волны λ = 1,6 пм, действующих на
морские суда в мировом океане во время повышенной солнечной активности.
Ответ: Е = 1,15·10-13 Дж; т= 1,38·10-30 кг; р =
4,1·10-22 кг·м/с .
Задача 3
Судовая электрическая лампа имеет мощность N=125
Вт, 80% мощности которой
превращается в излучение. Определить число фотонов, испускаемых в единицу времени при излучении с длинами волн
λ =612,3 нм судовой электрической лампой.
Ответ: n = 6,2·1018 с-1 .
Задача 4
Определить скорость υ движения
электрона, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона
навигационного светового излучения с длиной волны λ = 520 нм .
Ответ: υ = 9,2·105 м/с.
Задача 5
Импульс монохроматического пучка фотонов
навигационного светового излучения через контрольную площадь S=2
см2 за время t=0,5 мин равен р=3·10-9 кг·м/с.
Определить для данного навигационного светового излучения энергию Е,
падающую на единицу контрольной площади за единицу времени.
Ответ: E=pc/St= 150 Дж/(с·м2) .
Задача 6
В судовой фотоэлектрической системе
автоматизированного контроля длина волны света, соответствующая красной границе
фотоэффекта, для фотоэлемента равна λ0 = 275 нм . Определить
работу выхода А электрона из фотокатода судовой фотоэлектрической системы,
максимальную скорость υшах фотоэлектронов,
вырываемых из фотокатода светом с длиной волны λ0 = 180нм, и максимальную кинетическую
энергию Wmax фотоэлектронов.
Ответ: А =
4,5 эВ ; υшах =9,1·105
м/с ; Wmax = 3,8·10-19 Дж .
Задача 7
В судовой фотоэлектрической системе
автоматизированного контроля фотоэлектроны задерживаются разностью потенциалов U =3 В. Фотоэффект
начинается при частоте света νo=6·1014 Гц.
Определить работу выхода А электрона из фотокатода судовой
фотоэлектрической системы и частоту v света, вырывающего электроны из фотокатода.
Ответ: А
= 2,48 эВ ; ν = 13,2·1014
Гц .
Задача 8
На поверхность спутниковой навигационной антенны
площадью S=0,01 м2 в единицу времени падает
световая энергия Е=1,05 Дж/с. Определить световое давление Р если поверхность спутниковой
навигационной антенны полностью отражает падающие на нее лучи.
Ответ: Р =0,7
мкПа .
Задача 9
В судовой электронной системе, электроны ускоряются
разностью потенциалов U =100 В. Определить
длину волны де Бройля λ ускоренных электронов
судовой электронной системы.
Ответ: λ = 0,123 нм .
Задача 10
В судовой рентгеновской установке энергия рентгеновских
лучей Е=0,6 МэВ. Определить энергию Wе электрона
отдачи, если длина волны рентгеновских лучей после комптоновского рассеяния
изменилась на 20%.
Ответ: We=0,1
МэВ .
Литература: