Сколько фотонов падает на сетчатку глаза

От наблюдения далеких галактик за световые годы от нас до восприятия невидимых цветов, Адам Хэдхейзи на BBC объясняет, почему ваши глаза могут делать невероятные вещи. Взгляните вокруг. Что вы видите? Все эти цвета, стены, окна, все кажется очевидным, как будто так и должно быть здесь. Мысль о том, что мы все это видим благодаря частицам света — фотонам — которые отскакивают от этих объектов и попадают нам в глаза, кажется невероятной.

Глаза

Эта фотонная бомбардировка всасывается примерно 126 миллионами светочувствительных клеток. Различные направления и энергии фотонов транслируются в наш мозг в разных формах, цветах, яркости, наполняя образами наш многоцветный мир.

Наше замечательное зрение, очевидно, обладает рядом ограничений. Мы не можем видеть радиоволны, исходящие от наших электронных устройств, не можем разглядеть бактерий под носом. Но с достижениями физики и биологии мы можем определить фундаментальные ограничения естественного зрения. «Все, что вы можете различить, имеет порог, самый низкий уровень, выше и ниже которого вы видеть не можете», — говорит Майкл Лэнди, профессор неврологии Нью-Йоркского университета.

Палочки

Начнем рассматривать эти визуальные пороги сквозь призму — простите за каламбур — что многие ассоциируют со зрением в первую очередь: цвет.

Почему мы видим фиолетовый, а не коричневый, зависит от энергии, или длины волн, фотонов, падающих на сетчатку глаза, расположенную в задней части наших глазных яблок. Там находится два типа фоторецепторов, палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цвет, а палочки позволяют нам видеть оттенки серого в условиях низкой освещенности, например, ночью. Опсины, или пигментные молекулы, в клетках сетчатки поглощают электромагнитную энергию падающих фотонов, генерируя электрический импульс. Этот сигнал идет через зрительный нерв к мозгу, где и рождается сознательное восприятие цветов и изображений.

У нас есть три типа колбочек и соответствующих опсинов, каждый из которых чувствителен к фотонам определенной длины волны. Эти колбочки обозначаются буквами S, M и L (короткие, средние и длинные волны соответственно). Короткие волны мы воспринимаем синими, длинные — красными. Длины волн между ними и их комбинации превращаются в полную радугу. «Весь свет, который мы видим, кроме созданного искусственно с помощью призм или хитроумных устройств вроде лазеров, представляет собой смесь разных длин волн, — говорит Лэнди».

Из всех возможных длин волн фотона наши колбочки обнаруживают небольшую полосу от 380 до 720 нанометров — то, что мы называем видимым спектром. За пределами нашего спектра восприятия есть инфракрасный и радиоспектр, у последнего диапазон волн составляет от миллиметра до километра длиной.

Глаза

Над нашим видимым спектром, на более высоких энергиях и коротких длинах волн, мы находим ультрафиолетовый спектр, потом рентгеновские лучи и на вершине — гамма-лучевой спектр, длины волн которого достигают одной триллионной метра.

Хотя большинство из нас ограничены видимым спектром, люди с афакией (отсутствием хрусталика) могут видеть в ультрафиолетовом спектре. Афакия, как правило, создается вследствие оперативного удаления катаракты или врожденных дефектов. Обычно хрусталик блокирует ультрафиолетовый свет, поэтому без него люди могут видеть за пределами видимого спектра и воспринимать длины волн до 300 нанометров в голубоватом оттенке.

Исследование 2014 года показало, что, условно говоря, все мы можем видеть инфракрасные фотоны. Если два инфракрасных фотона случайно попадают в клетку сетчатки почти одновременно, их энергия объединяется, конвертируя их длину волны из невидимой (например, 1000 нанометров) в видимую 500-нанометровую (холодный зеленый цвет для большинства глаз).

Сколько цветов мы можем видеть?

Здоровый человеческий глаз имеет три типа колбочек, каждый из которых может различать порядка 100 разных цветовых оттенков, поэтому большинство исследователей сходятся во мнении, что наши глаза в общем могут различить примерно миллион оттенков. Тем не менее восприятие цвета — это довольно субъективная способность, которая варьируется от человека к человеку, поэтому определить точные цифры довольно сложно.

«Довольно трудно переложить это на цифры, — говорит Кимберли Джеймисон, научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвине. — То, что видит один человек, может быть лишь частью цветов, которые видит другой человек».

Глаза

Джеймисон знает, о чем говорит, поскольку работает с «тетрахроматами» — людьми, обладающими «сверхчеловеческим» зрением. Эти редкие индивиды, в основном женщины, обладают генетической мутацией, которая подарила им дополнительные четвертые колбочки. Грубо говоря, благодаря четвертому набору колбочек, тетрахроматы могут разглядеть 100 миллионов цветов. (Люди с цветовой слепотой, дихроматы, имеют только два вида колбочек и видят примерно 10 000 цветов).

Сколько минимум фотонов нам нужно видеть?

Для того чтобы цветное зрение работало, колбочкам, как правило, нужно намного больше света, чем их коллегам-палочкам. Поэтому в условиях низкой освещенности цвет «гаснет», поскольку на передний план выходят монохроматические палочки.

В идеальных лабораторных условиях и в местах сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут быть активированы лишь горсткой фотонов. И все же палочки лучше справляются в условиях рассеянного света. Как показали эксперименты 40-х годов, одного кванта света достаточно, чтобы привлечь наше внимание. «Люди могут реагировать на один фотон, — говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфорде. — Нет никакого смысла в еще большей чувствительности».

Пределы

В 1941 году исследователи Колумбийского университета усадили людей в темную комнату и дали их глазам приспособиться. Палочкам потребовалось несколько минут, чтобы достичь полной чувствительности — вот почему у нас возникают проблемы со зрением, когда внезапно гаснет свет.

Затем ученые зажгли сине-зеленый свет перед лицами испытуемых. На уровне, превышающем статистическую случайность, участники смогли зафиксировать свет, когда первые 54 фотона достигли их глаз.

После компенсации потери фотонов через всасывание другими компонентами глаза, ученые обнаружили, что уже пять фотонов активируют пять отдельных палочек, которые дают ощущение света участникам.

Каков предел самого мелкого и дальнего, что мы можем увидеть?

Этот факт может вас удивить: нет никакого внутреннего ограничения мельчайшей или самой далекой вещи, которую мы можем увидеть. Пока объекты любого размера, на любом расстоянии передают фотоны клеткам сетчатки, мы можем их видеть.

«Все, что волнует глаз, это количество света, которое попадает на глаз, — говорит Лэнди. — Общее число фотонов. Вы можете сделать источник света до смешного малым и удаленным, но если он излучает мощные фотоны, вы его увидите».

К примеру, расхожее мнение гласит, что темной ясной ночью мы можем разглядеть огонек свечи с расстояния 48 километров. На практике, конечно, наши глаза будут просто купаться в фотонах, поэтому блуждающие кванты света с больших расстояний просто потеряются в этой мешанине. «Когда вы увеличиваете интенсивность фона, количество света, которое вам необходимо, чтобы что-то разглядеть, увеличивается», — говорит Лэнди.

Звезды

Ночное небо с темным фоном, усеянным звездами, являет собой поразительный пример дальности нашего зрения. Звезды огромны; многие из тех, что мы видим в ночном небе, составляют миллионы километров в диаметре. Но даже ближайшие звезды находятся минимум в 24 триллионах километров от нас, а потому настолько малы для нашего глаза, что их не разберешь. И все же мы их видим как мощные излучающие точки света, поскольку фотоны пересекают космические расстояния и попадают в наши глаза.

Все отдельные звезды, которые мы видим в ночном небе, находятся в нашей галактике — Млечный Путь. Самый далекий объект, который мы можем разглядеть невооруженным глазом, находится за пределами нашей галактики: это галактика Андромеды, расположенная в 2,5 миллионах световых лет от нас. (Хотя это спорно, некоторые индивиды заявляют, что могут разглядеть галактику Треугольника в чрезвычайно темном ночном небе, а она находится в трех миллионах световых лет от нас, только придется поверить им на слово).

Читайте также:  Тромбоз верхне височной вены сетчатки

Триллион звезд в галактике Андромеды, учитывая расстояние до нее, расплываются в смутный светящийся клочок неба. И все же ее размеры колоссальны. С точки зрения видимого размера, даже будучи в квинтиллионах километрах от нас, эта галактика в шесть раз шире полной Луны. Однако наших глаз достигает так мало фотонов, что этот небесный монстр почти незаметен.

Насколько острым может быть зрение?

Почему мы не различаем отдельных звезд в галактике Андромеды? Пределы нашего визуального разрешения, или остроты зрения, накладывают свои ограничения. Острота зрения — это возможность различать такие детали, как точки или линии, отдельно друг от друга, чтобы те не сливались воедино. Таким образом, можно считать пределы зрения числом «точек», которые мы можем различить.

Острота

Границы остроты зрения устанавливают несколько факторов, например, расстояния между колбочками и палочками, упакованными в сетчатке. Также важна оптика самого глазного яблока, которое, как мы уже говорили, предотвращает проникновение всех возможных фотонов к светочувствительным клеткам.

Теоретически, как показали исследования, лучшее, что мы можем разглядеть, это примерно 120 пикселей на градус дуги, единицу углового измерения. Можете представить это как черно-белую шахматную доску 60 на 60 клеток, которая умещается на ногте вытянутой руки. «Это самый четкий паттерн, который вы можете разглядеть», — говорит Лэнди.

Проверка зрения, вроде таблицы с мелкими буквами, руководствуется теми же принципами. Эти же пределы остроты объясняют, почему мы не может различить и сосредоточиться на одной тусклой биологической клетке шириной в несколько микрометров.

Но не списывайте себя со счетов. Миллион цветов, одиночные фотоны, галактические миры за квантиллионы километров от нас — не так уж и плохо для пузырька желе в наших глазницах, подключенных к 1,4-килограммовой губке в наших черепах.

Источник

С одной стороны нам говорят, что ультрафиолет мы не видим, с другой стороны, мы видим, как в ультрафиолете светятся некоторые цвета и на купюрах проявляются защитные знаки. Так как же на самом деле?

Купюра, находящаяся в детекторе валют

Эта статья будет из двух частей:

1️⃣ для начала мы проясним присущие ультрафиолету проявления и его природу,

2️⃣ во второй части непосредственно поговорим о том, можно ли его видеть и при каких условиях.

Канадский паспорт в ультрафиолете

Взгляните вокруг. Что вы видите? Все эти цвета, стены, окна, все кажется очевидным, как будто так и должно быть здесь. Мысль о том, что мы все это видим благодаря частицам света (фотонам), которые отскакивают от объектов и попадают нам в глаза, кажется невероятной.

Этот поток фотонов принимается, примерно 126 миллионами светочувствительных клеток. Различные направления и энергии фотонов транслируются в наш мозг в разных формах, цветах, яркости и контрасте, где и создаётся полноцветное изображение того, что мы видим.

Если мы взглянем на весь спектр электро-магнитных волн (к которым относится и свет), то увидим, что видимый свет занимает лишь небольшую его часть. Наши глаза могут прекрасно видеть и ощущать видимый свет, однако диапазон света намного более широк, включая ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Ширина всего спектра электро-магнитных излучений

Почему мы видим фиолетовый, а не коричневый, зависит от энергии, или длины волн фотонов, падающих на сетчатку глаза. Там находится два типа фоторецепторов, палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цвет, а палочки позволяют нам видеть оттенки серого в условиях низкой освещенности, например, ночью.

Над нашим видимым спектром, на более коротких длинах волн, мы находим ультрафиолетовый спектр, потом рентгеновские лучи и на вершине – гамма-лучевой спектр, длины волн которого достигают одной триллионной метра.

УФ излучение делится на 3 класса (по длине волны): A, B и C.
???? Ближний (длинноволновый) ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм) LW
???? Средний (средние волны)  ультрафиолет, УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм) MV
???? Дальний (коротковолновый) ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм) SV

Спектр излучений света (видимого и невидимого невооружённым глазом)

Опсины, или пигментные молекулы, в клетках сетчатки поглощают электромагнитную энергию падающих фотонов, генерируя электрический сигнал, который идет к мозгу, где и рождается сознательное восприятие цвета и изображения.

У обычного, нормального человека, существует три типа колбочек и соответствующих опсинов, каждый из которых чувствителен к фотонам определенной длины волны. Эти колбочки обозначаются буквами S, M и L (короткие, средние и длинные волны соответственно). Короткие волны мы воспринимаем синими, длинные — красными.

Светочувствительные клетки сетчатки (палочки и колбочки)

Из всех возможных длин волн фотона наши колбочки хорошо обнаруживают небольшую полосу от 380 до 720 нанометров – то, что мы называем видимым спектром. За пределами нашего спектра восприятия есть инфракрасный, ультрафиолетовый и радиоспектр.

Как и везде, есть исключения. Существуют люди с четырьмя типами колбочек, которые видят гораздо больше цветов.

Ультрафиолетовое излучение невидимо для наших глаз

Дело в том, что роговица и хрусталик блокируют ультрафиолетовый свет, поэтому без него люди могут видеть за пределами видимого спектра и воспринимать длины волн до 300 нанометров в голубоватом оттенке.

У детей хрусталик пропускает больше ультрафиолета: если у 30-летнего человека – около 10% УФ-излучения достигает сетчатки, то у 10-летнего ребенка – до 75% ультрафиолета класса А проникает через хрусталик.

Как бы мы видели, если бы воспринимали ультрафиолетовые лучи

Справа – обычное изображение, слева – с добавлением ультрафиолетовой части света

Мягкий ближний ультрафиолет длинноволнового диапазона (315—400 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет.

Если бы мы видели в разных спектрах ультрафиолета

Совершенно очевидно, что в тёмное время суток мы бы видели гораздо больше. Поздний закат, когда небо становится чернильно-синим, мы бы видели примерно так:

Но как же тогда мы видим при облучении предметов и людей ультрафиолетовыми лампами?

Дело в том, что в данном случае, мы наблюдаем не что иное, как эффект флуоресценции.

Флуоресценция – частный случай люминесценции, вызванной ультрафиолетовым излучением. Люминесценция — это «холодный свет», эмиссия которого происходит при нормальных и низких температурах. В люминесценции, некий источник энергии вышибает электрон из атома из самого низкого «основного» состояния энергии в «возбужденное» состояние более высокой энергии ; затем электрон возвращает энергию в виде света, за счет чего он возвращается к своему «основному» состоянию. За некоторыми исключениями, энергия возбуждения всегда больше, чем энергия (длина волны, цвет) излучаемого света. (Затрат больше, чем отдачи).

Свет — форма энергии. Для того, чтобы создать свет, необходимо превратить в него какую-либо иную форму энергии. Это можно осуществит двумя основными способами: нагреванием и люминесценцией.

Если нагреть что-то до достаточно высокой температуры, оно начнет светиться. Когда вольфрамовая нить обычной лампы накаливания нагревается, она светится. По тому же принципу излучают свет звёзды и галактики.

Люминесценция — это «холодный свет», эмиссия которого происходит при нормальных температурах. В люминесценции, один источник энергии вышибает электрон из атома некого специального вещества, переводя его в «возбужденное» состояние с более высокой энергией и данное вещество испускает энергию в виде света. Длина волны света, излучаемого наружу, всегда будет больше или равна той длине волны света, которым освещали объект. Данный эффект называется также «Стоксов сдвиг».

Если посветить ультрафиолетом на стену, окрашенную белой краской определенного вида, белая краска не будет светиться. Но если мы возьмём лист белой бумаги, то мы увидим очень яркое голубое свечение, потому что это иной материал, имеющий другие свойства.

В зависимости от свойств материала, он может флуоресцировать различными цветами при воздействии ультрафиолета. Очень хорошо разница в свечении материалов просматривается во флуоресценции минералов. Они могут переливаться причудливым образом, причём абсолютно разными цветами.

Некоторые виды пластмасс, черные под видимым светом, флуоресцируют оранжевым под УФ-светом.

Силикон и различные виды пластмасс в различном спектре УФ-света

Читайте также:  Как проверяют состояние сетчатки глаза

Для создания флуоресценции, используют несколько видов УФ-ламп: UV-A (с длиной волны 315-400nm, например лампа чёрного света, или лампа Вуда), УФ-В (280-315nm) и UV-C (100-280nm). UV-C обычно используется для уничтожения микроорганизмов, и нахождение рядом с источником УФ-С света может привести к повреждению глаз и кожи, чем от УФ-В или UV-A, особенно, если это лампа высокой мощности.

Освещение производится лампой Вуда

Воздействие ультрафиолета на человека

Ультрафиолетовое излучение поставляет энергию для фотохимических реакций в организме. Ультрафиолетовые лучи усиливают работу кроветворных органов, эндотелиальную систему, улучшает трофику тканей и барьерные свойства кожного покрова, устраняют аллергию. Под действием ультрафиолетового излучения в коже человека из стероидных веществ образуется витамин D.

В больших городах, где воздух загрязнен пылью, ультрафиолетовые лучи слабо достигают поверхности Земли. Длительная работа в помещениях и недостаток естественного света в демисезонный период приводят к световому голоданию. Световому голоданию способствует и оконное стекло, которое поглощает 90…95% ультрафиолетовых лучей.

Если вы не находитесь высоко в горах, не штурмуете снежную равнину и не лежите дни напролёт на залитом солнцем пляже, – не слушайте рекламу, заставляющую надевать солнцезащитные очки! Это может привести только к ослаблению зрения. Читайте отдельную статью об этом: Так ли полезны солнцезащитные очки

Фёдор Симонов, инструктор по профилактике и восстановлению здорового зрения, автор системы естественного восстановления зрения, Project в СоюзГеоСервис, выпускник президентской программы

Источник

Квантовая оптика. Теория
относительности. Атом и атомное ядро.

Богатин А.С. 2006г

1.     
Масса фотона может быть
оценена из соотношения:

1) m = h/λс              2) m = υ/с;        
3) m = hλ/с;             4)
m=m0√1 – v2/с2 ;

2. Если лазер мощности P испускает N фотонов за 1 сек, то длина волны излучения лазера равна:

1) hcN/P;            2) hc/NP;          
3) hcP/N;          4) P/hcN.

3. Импульс фотона в
прозрачной среде с абсолютным показателем преломления n
может быть вычислен по формуле ( υ,
λ – частота и
длина волны фотона в среде)

1) р =hυ/c;          2) р =nрυ;           3) р =
hλ/n;          4) nhλ/c ;

4. Если
на зеркальную поверхность перпендикулярно к ней падает свет и полностью
отражается от нее, то импульс переданный поверхности при отражении, равен:

1) hυ/c;                 2) рυ/2с;          
3) hc/ λ;            
4) 2hυ/
c.

5. При
аннигиляции электрона и позитрона образовались два γ- кванта. Определите длину волны  γ – излучения,
пренебрегая кинетической энергией частиц до реакции.

1) 1,0 пм;     
       2) 1,4 пм;          3) 2,4 пм;       4) 1,8пм.

6.
Сетчатка глаза начинает реагировать на желтый свет с длиной волны 600нм при
мощности падающего на нее излучения 1,98•10-18Вт.
Сколько фотонов при этом падает на сетчатку глаза каждую секунду?

1) 500;                    
2) 3000;              3) 6;               4) 100.

7. Длина
волны падающего рентгеновского излучения равна 2,4•10-11м. После рассеяния на
электроне длина волны излучения стала равна 2,6•10-11м.
Какую часть своей первоначальной энергии фотон излучения передает электрону?1)
17,8%;                2) 12,4%;             3) 7,6%;             4) 6,2%.

8. Как
связаны между собой времена жизни двух одинаковых нестабильных частиц. Одна из
которых при излучении покоится относительно наблюдателя, а другая движется со
скоростью, отличающейся  на 10% от скорости света в вакууме?1) у покоящейся
частицы больше в 1,2 раза;

2) у движущейся частицы больше в
1,2 раза;

3) 1) у покоящейся частицы больше
в 2,3 раза;

4) у движущейся частицы больше в
2,3 раза.

9.
На представленной диаграмме  энергетических уровней атома переход, связанный с
испусканием наибольшей длины волны, изображен стрелкой

1) 1;               
2)2;             3) 3;               4)4.

          Е4

         
Е3                                     4

                                       
3

          Е2               
2

                    1

           
Е1

10. На рисунке
представлена схема энергетических уровней атома водорода. Какой цифрой обозначен
переход с излучением фотона, имеющего максимальный импульс?

                                              
Е5           1)1;      2)2;            3)3;       4)4;     5)5.

                                              
Е4                                    

                                     5

                                             
Е3

                 2     3      4

                                              
Е2

           1

                                            
  Е1

11. С какой стационарной
орбиты на какую переходит электрон в атоме водорода  при испускании волны с
наименьшей частотой  в видимой части спектра?

1) со второй на первую;        
2) с третьей на первую;        3) с третьей на вторую;

4) с четвертой на первую;      
5) с четвертой на вторую.

12. Сколько возможных
квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если электроны
находятся на третьей  стационарной орбите?

1) 1;                2)
2;            3) 3;              4)  4;         5)5.

13. В теории  Бора атома
водорода радиус n- й  круговой орбиты  электрона
выражается через радиус первой орбиты формулой rn
= r1•n2. Определите, как изменяется кинетическая
энергия электрона при переходе со второй орбиты на первую?

1) увеличивается в 4
раза;            2) уменьшается в 4 раза;

3) увеличивается в 2
раза;            4) уменьшается в 2 раза.

14. В теории Бора полная
энергия электрона на n –й орбите определяется
соотношением ЕП = -13, 6/n2 эВ.
Какую наименьшую энергию нужно сообщить невозбужденному атому водорода, чтобы
спектр излучения газа из таких атомов содержал только одну спектральную линию?

1) 13,6 эВ;           2) 12,1
эВ;             3) 10,2 эВ;             4) 6,8 эВ;     5) 6,8 эВ.

15. Размерность в системе
СИ выражения hk, где h- постоянная
Планка, k – волновое число,
есть:

1) Дж;               2) кг•м/с;                   
3) м/с2;             4) Н;                5) м/с.

16. Назовите единицу
измерения в СИ выражения h/ mv, где h – постоянная Планка, mv –импульс.

1) Дж;             2)
Вт;                3) 1/м;                   4) м;                 5) м/с.

17. Постоянная Планка
имеет размерность:

1) Дж/с;          2) Дж•м/с;         3) Дж•с/м;          4) Дж•м;          5) Дж•с

18. Снимаются
вольтамперные  характеристики вакуумного фотоэлемента. Максимальному числу
фотонов, падающих на фотокатод за единицу времени, соответствует
характеристика:

1)1;          2)2;            
3)3;               4)4;            5) Не зависит от числа фотонов.

  
I       (А)

                    
                     4

                                         
3

                                          
2

                                           
1

                                               
V( В)

19. Уравнение Эйнштейна
для фотоэффекта представляет собой применение к данному явлению:

1) закона сохранения
импульса;          2) закона сохранения энергии;

3) закона преломления и отражения
света;  4) закона сохранения заряда;

5) закона сохранения момента
импульса.

20. Красная граница фотоэффекта
может быть рассчитана по формуле ( Авых – работа выхода электронов с
поверхности металла):

1) λкр = hc/Aвых;       2) υкр = h/Aвых;   3) λкр
= Авых/hc;      4) υкр = Авых/hc;  5) λкр =  h/Авых.

21. Красная граница
фотоэффекта для некоторого металла λ0.
Чему равна кинетическая энергия фотоэлектронов  при освещении этого металла
светом с длиной волны λ ( λ<  λ0)? Постоянная Планка —  h, скорость света —  с.

1)    hc(
λ0 +λ)
;    2) hc( λ0 — λ )
;       3) hcλλ0  ;            
4) hc λλ0  ;  5) Фотоэффекта нет.

           λλ0                  
λλ0                                   
(λ +λ0)                 
(λ0 – λ)

22. Потенциал до которого
может зарядиться металлическая пластина, работа выхода электронов из которого
1, 6 эВ, при длительном освещении потоком фотонов с энергией

 4 эВ, равен:

1) 5,6 В;             2) 3,6
В;                 3) 2,8 В;            4) 4,8 В;           5) 2,4 В. 

23. Фотоэффект у
некоторого металла начинается при частоте падающего света   υ0. При
наличии задерживающего потенциала  U  фототок
станет равным нулю при частоте света равной:

1) hυ0
+ U  ;           2)  hυ0
 + eU ;        3) hυ0
— eU   ;       4) hυ0
+ eU  ;       5)  hυ0
+ eU  .

        h                                                            
h                          hυ0                                         h

24. Работа выхода
электрона из платины равна 9,1•10-19Дж.
Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вырываемых из пластины
светом с длиной волны 0,5 мкм?

1) 4,2• 10-19 Дж;    2) 2,1• 10 -19Дж;           
3) 7.4 •10-19Дж;   
4)  1,1 •10-19Дж.

Читайте также:  Операции на сетчатке в минске

5) Такой свет не может вырывать
электроны из пластины.

25. Кинетическая энергия
фотоэлектронов при внешнем фотоэффекте увеличивается если:

1) уменьшается работа выхода
электронов из металла;

2) уменьшается энергия кванта
светового потока;

3) увеличивается интенсивность
светового потока;

4)увеличивается работа выхода
электронов из металла;

5) уменьшается интенсивность
светового потока.

26. Определите частоту
квантов, вызывающих фотоэффект, если работа по полному торможению
фотоэлектронов электрическим полем в точности   равна работе выхода  — А.
Задерживающий потенциал  — U, заряд электрона —  е.

1) еU/ A;            2)еU/2A;          3)2А/h;             4) еU/h;           5) А/h;

27. Частота, падающего на
фотоэлемент излучения уменьшилась вдвое. Во сколько раз нужно изменить
задерживающее напряжение, если работой выхода электронов из материала
фотоэффекта можно пренебречь?

1) увеличить в 2 раза;         2)
уменьшить в 2 раза;         3) увеличить в √2 раз;

4) уменьшить√2 раз;        
5) оставить без изменения.

28. Определите
максимальную скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при
задерживающей разности потенциалов 1В. ( заряд электрона  — 1,6•10-19Кл;
масса электрона  -9,1•10-31кг)
:

1) 0,6•106м/с;           2) 0,6•107м/с;   
3) 0,84•106м/с;  
4) 0,43•106м/с;       
5) 0,43•107м/с.

29. Закон взаимосвязи
массы и энергии имеет вид:

1) Е = m0c2 +mv2/2;   
2) Е = hυ;        
3) Е = mc2/2;           4) Е = mc2.

30. Для того чтобы масса
электрона в состоянии движения была втрое больше его массы покоя, электрон
должен двигаться со скоростью v равной:

1)   1• с ;          2)
 с•√2/3;        
3) 2с•√2  ;            4) √2 •с  ;         5) √3  • с ;      

     √3                                           
      3                            2                              2

31.Масса частицы,
движущейся со скоростью v = 0,6c
увеличилась по сравнению с массой покоя в …..раза:

1) 1,2;            2)
1,25;        3) 1,4;          4) 1,8;           5) 1,75.  

32. При какой скорости,
сравнимой со скоростью света в вакууме с, энергия частицы больше ее
энергии покоя в 2 раза?

1) v = c/ 2;     2) v = c/4;      
3) v = 3/4•с;         
4) v = √3/2•с;        
5) v = c/√2.

33.Какую работу нужно
совершить, чтобы увеличить скорость частицы с массой покоя m0
от  0,6с  до  0,8c ( с – скорость света в вакууме)

1) 0,42 m0c2;      2) 0,14 m0c2 ;         3) 0,5 m0c2;               4) 0,8 m0c2 ;            5) 0,2 m0c2.

34. Электрон движется со
скоростью v = √3 •c. Импульс этого
электрона равен:

                                                                      
2

( m0
– масса покоя электрона)

1) 3•m0c;           2) √3• m0c;           
3) 2√3 • m0c  ;          4) 3/4 • m0c;         
5) √3/2• m0c.

  35. Какую скорость
должно иметь движущееся тело, чтобы его продольные размеры уменьшились в 2
раза?

1)2*108м/с;      2)
2,3*108м/с;  3) 2,6*108м/с;    4) 2,7*108м/с; 
5) 2,8*108м/с.

  36. Если общая мощность
излучения Солнца составляет 3,8 •1026
Вт, то за одни  сутки, вследствие излучения, масса Солнца уменьшается на
:

 1) 2,8 •103кг;          2) 3,4 •109кг;     
3) 5,2•1012кг;        
4) 3,6 •1014кг;      
5) 8,7•1016кг
.  

37. Какова природа сил,
отклоняющих α
– частицы, от прямолинейной траектории в опытах Резерфорда?

1) гравитационная;         2)
электромагнитная;        3) ядерная;        

  4) гравитационная и
ядерная;            5)  ядерная и электромагнитная. 

38.   Какая энергия
выделяется при термоядерной реакции   1H2 
 + 1H3 →
2He4 + 0n1  ?

Дефект масс ∆m
=0, 01851а.е.м.( 1 а.е.м. = 1,66•10-27кг)

1) 0,28•10-11Дж;    2) 0,14•10-11Дж;  3)
0,56•10-11Дж;   
4) 0,07•10-11Дж;  
5) 5,021•10-11Дж; 

39.При испускании
радиоактивным ядром трех β-
частиц, количество нейтронов в ядре:

1) увеличилось на 6;   2)
увеличилось на 3;        3) не изменилось;

4) уменьшилось на 3;          5)
уменьшилось на 6. 

40.  Резерфорд в первой
осуществленной ядерной реакции, в которой ядра азота  7N14 захватывали α – частицу  и испускали протон,
обнаружил как продукт реакции ядро элемента

1) 9F16;    
    2) 8О16;        3) 7N17;         
4) 9F17;          5) 8О17.

41. Сколько должно
произойти α – распадов и β – распадов при
радиоактивном распаде ядра урана 92U238
и конечном превращении его ядра в ядро свинца  82Pb198?

1) 8 и 10;     2) 10 и 8;        
 3) 10 и 10;         4) 10 и9;          5) 9 и 10.

42. Изотопы одного и того
же элемента отличаются

1) количеством протонов в
ядре;        2) количеством электронов в атоме;

3) количеством нейтронов в
ядре;   4) энергией электронов в атоме; 

5) суммарным зарядом ядра атома.

43. Если в ядре изотопа
гелия 23He все
протоны заменить нейтронами , а нейтроны  — протонами то получится ядро:

1) 32He;                2)12H ;             3)  13H ;                  4) 24He;                    5) 32H .

44.Определить количество
нейтронов в ядре элемента, получившегося в результате трех последовательных
α – распадов ядра тория 90Th234:

1) 144;           2)
140;           3) 232;     4) 138;          5) 202.

45. Второй продукт ядерной
реакции 4Be9 +1H2→ 
5B10 +X
представляет собой….

1) протон;          2) α –
частицу;   3) электрон;   4) нейтрон;     5) γ
– квант.

46.В результате захвата
ядром нептуния 93Np234 электрона 
из электронной jболочки атома с последующим испусканием
α – частицы образовалось ядро…..

1) 91Pa231;      
2)  91Pa230;            3)  92U231;           4)  94Pu234 
;               5) 90Th230.

47. Два ядра гелия 24He слились в одно и при этом был выброшен протон. Ядро какого
элемента образовалось?

1) 38Li ;           2)
47Be;          3) 36Li ;             4)  Ошибка! Ошибка связи.      5) 37Li.

48. Ядро бериллия49Be, поглотив дейтрон 12H, превращается в ядро бора 510B. Какая частица при этом выбрасывается?

1) p;        
2) n;     3) α;         4)  e- 
;      5)испускается γ
– квант.

49. Ядро урана 92235U, зазватив нейтрон, делится на два осколка: 55140Cs и 3794Pb. Сколько нейтронов выделяется в этой ядерной реакции?

1) 0;            2) 1;           
3) 2;     4) 3;         5)4.

50. При бомбардировке ядер
изотопа азота 714N нейтронами
образуется изотоп бора 511B  .
Какие частицы образуются в этой реакции?

1) протон;       2)   α-
частица;    3) 2 нейтрона;   4) 2 протона;         5_ нейтрон. 

51. Ядро тория 90Th230 превратилось в ядро радия 88226Ra. Какую частицу испустило при этом ядро тория?

1) электрон;   2) протон;      
3) нейтрон;      4)   α- частиц;   5) два протона.

52. При  захвате нейтрона  ядром
1327Al   образуется радиоактивный
изотоп 1124Na. При этом ядерном
превращении испускается:

1) нейтрон;    2)    α-
частица;    3) электрон;   4) протон;          5) позитрон.

53.В реакции термоядерного
синтеза два ядра изотопа водорода 12H  и   13H соединяются в одно ядро 24He. Какая частица при этом испускается?

1) протон;           2)
нейтрон;         3) электрон;    4) α- частица;     5)   γ – квант.  

54. Какой из приборов 
используется дя регистрации   α- частиц ?

1) спектрограф;     2) циклотрон;
3) фотоэлемент;         4) камера Вильсона; 5) лазер.  

55. Какая часть исходных
радиоактивных ядер распадается за время, равное двум периодам полураспада?

1) 1/16;             2)
1/8;               3)1/4;            4) 3/4;            5)1/2

56. При бомбардировке ядер
бора 511B пртонами получается
бериллий 48Be. Какое еще ядро
образуется при этой ядерной реакции?

1) водород 11H;       2)  дейтерий 12D;  3) тритий 13T; 
4) гелий 23He;   5) гелий 24He.

57.Сколько нейтронов
содержится в ядре 2656Fe?

1)  26;         2)  
56;           3) 82;          4) 30;           5) 50.

58. Как изменится заряд
ядра атома радиоактивного элемента, когда оно испустит

 α- частицу?

1) увеличится на 2 единицы;      
2) не изменится;          3) уменьшится на 2 единицы;

4) увеличится на 4
единицы;         5) уменьшится на 4 единицы.

59 Чему равна энергия
связи ядра изотопа натрия 1123Na?
Масса ядра равна 22, 9898а.е.м.

1) 13,6 эВ;           2)   27,2
эВ;      3) 2,9•10-11Дж;     
4) 5,8 •10-11Дж
;  5)  1,45  •10-11Дж.

60.Определите
энергию ядерной реакции  49Be + 12H →
510B + 01n .

1) 4,4 МэВ;          2)  3, 4
МэВ;            3) 2,2 МэВ;     4)  8,8 МэВ;         5) 1,1 МэВ.                                                                                     
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ?