Вопросы и задачи к защитам лабораторных работ
№42. Изучение интерференции на установке с бипризмой Френеля.
1.Постройте ход лучей в опыте с бипризмой Френеля. Объясните происхождение минимумов и максимумов.
2.Постройте ход лучей в опыте с бипризмой Френеля. Поясните, чем определяется ширина интерференционной полосы.
3.Постройте ход лучей в опыте с бипризмой Френеля. Поясните, как образуются два когерентных источника.
4.Условия минимумов и максимумов интерференции двух волн. Оптическая длина пути, оптическая разность хода.
5.Какие источники света называют монохроматическими? Связь между разностью фаз и разностью хода двух световых волн.
6.Что такое интерференция света? Условия наблюдения интерференции. Какие источники излучения называют когерентными?
Задачи.
1.Оптическая разность хода двух интерферирующих лучей монохроматического света ∆ = λ/3. Определите разность фаз колебаний.
2.Два когерентных источника испускают свет с длиной волны λ = 400 нм. Какой будет результат интерференции, если разность хода ∆ = 2 мкм?
3.Два когерентных источника, расположенных на одинаковом расстоянии L = 4 м от экрана испускают монохроматический свет с длиной волны λ = 400 нм. Расстояние между источниками d = 1 мм. Найдите расстояние между соседними максимумами освещенности.
№45. Изучение интерференции света при наблюдении колец Ньютона.
1.Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Покажите разность хода. Напишите условия минимумов и максимумов интерференции.
2.Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Выведите выражение для радиусов темных колец.
3.Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Какова роль светофильтра, используемого в установке? Почему интерференционную картину лучше наблюдать в отраженном свете, а не в проходящем?
4.Что такое интерференция света? Условия наблюдения интерференции. Какие источники излучения называют когерентными?
1
5.Какие источники света называют монохроматическими?
6.Почему при наблюдении колец Ньютона в отраженном свете центр интерференционной картины темный?
Задачи
1.Найдите радиус 4-го темного кольца Ньютона, если радиус линзы R = 25 мм, а длина волны света λ = 400 нм.
2.Радиус r9 9-го темного кольца Ньютона, наблюдаемого в отраженном свете с длиной волны λ = 400 нм, оказался равным r9 = 0.3 мм. Найдите радиус R линзы.
3.Кольца Ньютона наблюдают в отраженном свете с длиной волны λ = 400 нм при помощи линзы радиусом R = 25 мм. Определите номер m темного кольца, если его радиус rm = 0.3 мм.
№46 Изучение интерферометра Майкельсона. Исследование изменения показателя преломления воздуха в оптической кювете как функции давления
1.Что такое интерференция? От чего зависит результат интерференции двух лучей?
2.Нарисуйте схему интерферометра Майкельсона. Покажите ход лучей.
3.Как и почему меняется интерференционная картина при изменении давления в кювете?
4.Какие источники света называют когерентными? Как в интерферометре Майкельсона создаются когерентные волны?
5.Что такое длина когерентности? Время когерентности?
6.Что такое оптическая разность хода? Выведите формулу для изменения оптической разности хода при изменении показателя преломления воздуха в кювете.
Задачи
1.Оцените точность n измерения показателя преломления n воздуха интерферометром Майкельсона с длиной кюветы l = 79.1 мм. Длина волны λ = 632.8 нм.
2.При повышении давления в кювете показатель преломления воздуха увеличился на 4 10-5. Сколько полос переместилось? Длина кюветы l = 79.1 мм, длина волны λ = 632.8 нм.
3.При повышении давления в кювете переместилось 5 полос. На сколько увеличился показатель преломления воздуха? Сколько полос переместилось? Длина кюветы l = 79.1 мм, длина волны λ = 632.8 нм.
2
№ 47 Изучение дифракции света в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера)
1.Какое явление называется дифракцией света? Какие виды дифракции Вам известны?
2.Примените метод зон Френеля к расчету условий максимумов и минимумов при дифракции света на щели.
3.Нарисуйте примерный вид распределения интенсивности света при дифракции на двух щелях.
4.Чем отличаются между собой распределения интенсивности на экране при дифракции на двух щелях и от одной щели?
5.Как зависит вид дифракционной картины при дифракции света на узкой щели от соотношения длины волны света и ширины щели?
6.Поясните с помощью метода зон Френеля уменьшение интенсивности дифракционных максимумов с ростом угла дифракции при дифракции на одной щели.
Задачи.
1.Определите угол между направлениями на 2-й и 4-й максимумы дифракционной картины, если длина волны света =0,6 мкм, ширина щели b=0,1 мм. (Рассмотрите случай нормального падения.)
2.Определите угловую ширину центрального максимума при нормальном падении монохроматического света с длиной волны =0,5 мкм на щель шириной b=0,1 мм. Расстояние до экрана l = 1 м.
3.Расстояние между побочными максимумами дифракционной картины от двух щелей оказалось равным h = 1 мм. Монохроматический свет с длиной волны =0,4 мкм падал нормально, расстояние до экрана l = 1 м. Определите расстояние между центрами щелей.
№ 48. Изучение дифракции света на дифракционной решетке.
1.Что такое дифракционная решетка? Для каких целей она используется?
2.Нарисуйте ход лучей для случая прохождения нормально падающего света сквозь дифракционную решетку. Поясните, как образуются главные максимумы.
3.Какая величина называется периодом дифракционной решетки? Что такое порядок спектра?
4.Что такое угловая дисперсия дифракционной решетки? От чего она зависит?
5.Разрешающая способность дифракционной решетки. Критерий Релея.
6.Что определяет наибольший порядок главного максимума, который можно наблюдать на дифракционной решетке?
3
Задачи.
1.На дифракционную решетку нормально падает свет с длиной волны =
0.6мкм. Расстояние до экрана L = 1 м. Расстояние между максимумами
первого порядка x1 = 10 см. Определите период дифракционной решетки.
2.Период дифракционной решетки d = 5 мкм. На решетку нормально падает свет с длиной волны = 0.5 мкм. Какого наибольшего порядка максимум можно получить на такой решетке?
3.Определите угол отклонения лучей красного света с длиной волны =
0.6мкм в спектре первого порядка, полученный с помощью дифракционной решетки, период которой d = 0.02 мм.
№49. Изучение поляризации света.
1.Что такое поляризация? Какой свет называется естественным?
2.Какой свет называется поляризованным? Как можно получить поляризованный свет?
3.Поясните, почему при отражении от диэлектрика свет поляризуется.
4.Что такое угол Брюстера? Чему он равен?
5.Выведите закон Малюса.
6.Что такое поляризатор? анализатор? Как Вы проверяли закон Малюса в лабораторной работе?
Задачи.
1.При вращении анализатора интенсивность прошедшего света менялась в 2 раза. Определите степень поляризации падающего света.
2.На идеальный поляризатор падает естественный свет интенсивностью 40 Вт/м2. Определите интенсивность света, вышедшего из поляризатора.
3.Чему равен показатель преломления прозрачной пластинки, если
отраженный свет оказывается полностью поляризованным при угле преломления 30о? Чему равен угол отражения?
№51. Исследование дисперсии стеклянной призмы.
1.Какое явление называется дисперсией? С чем связано явление дисперсии? Что такое нормальная дисперсия?
2.Сформулируйте основные положения элементарной теории дисперсии.
3.Что такое фазовая и групповая скорости? Как они связаны между собой?
4
4.Что можно сказать о величине показателя преломления для частот, превышающих резонансную частоту осцилляторов? Может ли фазовая скорость света превышать скорость света в вакууме?
5.Что такое аномальная дисперсия? На каких частотах она наблюдается?
6.Чем отличается вид спектров, полученных с помощью призмы и дифракционной решетки?
Задачи.
1.Найдите связь между фазовой скоростью v и групповой скоростью u, если закон дисперсии имеет вид: v = bk (b – постоянная, k – волновое число).
2.Найдите связь между фазовой скоростью v и групповой скоростью u, если закон дисперсии имеет вид: ω = ak2 (ω – частота, a – постоянная, k
– волновое число).
3.Найдите связь между фазовой скоростью v и групповой скоростью u, если закон дисперсии имеет вид: k = αω1/2 (ω – частота, α– постоянная, k – волновое число).
№52 Изучение характеристик теплового излучения вольфрама.
1.Что такое тепловое излучение? Какие физические величины характеризуют тепловое излучение?
2.Сформулируйте закон Кирхгофа. Соотношение между какими физическими величинами он устанавливает?
3.Что такое абсолютно черное тело? Какие тела называют серыми? Цветными?
4.Нарисуйте примерный график спектральной плотности энергетической светимости как функции длины волны для абсолютно черного тела.
5.Закон смещения Вина.
6.Закон Стефана Больцмана.
Задачи.
1.Температура T абсолютно черного тела равна 5000 К. На какую длину
волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости? Постоянная Вина b = 2.9 ∙ 10-3 м ∙ К.
2.Спектральная плотность энергетической светимости абсолютно
черного тела имеет максимум на длине волны λmax = 580 нм. Какова температура тела? Постоянная Вина b = 2.9 ∙ 10-3 м ∙ К.
3.Во сколько раз возрастет энергетическая светимость абсолютно черного тела при увеличении его абсолютной температуры в 2 раза?
№53. Изучение основных закономерностей внешнего фотоэффекта.
5