Задачи. Задачи ЕНМСЭИ. 4 Природа света. Основы фотометрии

• Название: 4 Природа света. Основы фотометрии
• Анкор: Задачи
• Дата: 11.06.2022
• Размер: 203.63 Kb.
• Имя файла: Задачи ЕНМСЭИ.docx
• Тип: Закон; #585698

Тема: 4.1. Природа света. Основы фотометрии.

1. Во сколько раз мощность синего излучения 460 нм должна ■ быть больше мощности зелено-желтого (максимум чувствитель­ности глаза), чтобы зрительное ощущение было одинаково?

2. 
   При больших размерах источника для расчета освещенности нельзя пользоваться законом обратных квадратов. Однако мы мо­жем мысленно разбить всю поверхность большого источника на столь малые участки, чтобы для каждого из них закон обратных квадратов был применим. Почему же этот прием расчета освещен­ности неприменим для всего источника в целом?
   
3. 
   В тексте указано, что параллельный пучок не может быть реа­лизован на опыте. Что мы имеем в виду, когда говорим, что ос­новным свойством линзы считается получение с ее помощью па­раллельного пучка, если источник расположен в фокусе линзы?
   
4. 
   Какой световой поток падает на поверхность, площадь кото­рой 100 см², в ясный солнечный полдень, когда освещенность до­стигает 100 000 лк?
   
5. 
   На поверхность, площадь которой 4 м², падает световой поток, равный 10 000 лм. Найдите освещенность этой поверхности.
   
6. 
   Сила света точечного источника равна 100 кд. Найдите пол­ный световой поток, испускаемый этим источником, и освещен­ность поверхности, перпендикулярной к направлению лучей, находящейся на расстоянии 3 м от источника.
   
7. 
   В известном романе А. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» описан прибор огромной разрушающей силы, основанный на концентрации световой энергии в весьма узком (параллельном) световом пучке (схема прибора дана на рис. 169). Рассмотрите действие прибора и объясните, почему он не может дать тот эффект, который приписывает ему автор?
   

8. Какова яркость поверхности, коэффициент отражения которой равен 0,9, если ее освещенность равна 100000 лк?

9. Найдите яркость источника, который с 1 мм² своей поверхности испускает внутрь телесного угла 0,03 ср световой поток, равный 15 лм.

10. Определите освещенность середины и края круглого стола, диаметр которого равен 3 м, если освещение создается лампой, висящей на высоте 2 м над серединой стола. Сила света лампы равна 200 кд.

11. На матовое стекло падает световой поток, равный 2000 лм. При этом отражается световой поток, равный 500 лм. Найдите коэффициенты отражения и пропускания, а также поглощенный и прошедший световые потоки, если коэффициент поглощения стекла равен 0,4.

12. На хромированную отражающую поверхность падает световой поток 1000 лм. Найдите отраженный и поглощенный световые потоки, если коэффициент отражения хрома равен 0,65.

13. На лист белой бумаги, площадь которого равна 500 см2, падает световой поток 1000 лм. Коэффициент отражения бумаги равен 0,68. Определите освещенность и яркость этого листа.

14. Определите яркость снежного покрова под солнечными лучами, создающими на нем освещенность 50 000 лк. Коэффициент отражения снега равен 0,80.

15. Яркость Солнца равна 1,5*10⁹ кд/м², диаметр равен 1,4 * 10⁶ км. Найдите силу света Солнца, наблюдаемую с Земли, и освещенность земного экрана, перпендикулярного к солнечным лучам. (Расстояние от Земли до Солнца принять равным 1,5 *10⁸ км.)

16. Определите осевую яркость кратера электрической дуги, если сила света его по оси равна 40 000 кд, а диаметр равен 15 мм.

17. Сила света эталонной лампы равна 25 кд. Расстояние от эталонной лампы до экрана фотометра при одинаковой яркости полей сравнения равно 15 см. Расстояние от испытуемой лампы до экрана равно 45 см. Найдите силу света испытуемой лампы.

Тема: 4.2. Геометрическая и волновая оптика.


1. Чему равен угол падения луча, если луч падающий и луч отраженный образуют угол 90°?

2. Чему равен угол падения луча, если луч отраженный и луч преломленный образуют угол 90°? Показатель преломления второй среды относительно первой равен п.

3. Докажите обратимость направления световых лучей для случая отражения света.

4. Можно ли придумать такую систему зеркал и призм (линз) через которую один наблюдатель видел бы второго наблюдателя, а второй наблюдатель не видел бы первого?

5. Показатель преломления стекла относительно воды равен 1,182; показатель преломления глицерина относительно воды равен 1,105. Найдите показатель преломления стекла относительно глицерина.

6. Найдите предельный угол полного внутреннего отражения для алмаза на границе с водой.

7. Найдите смещение луча при прохождении его через плоскопараллельную пластинку из стекла с показателем преломления, равным 1,55, если угол падения равен 45°, а толщина пластинки равна 1 см.

8. Пользуясь законами преломления и отражения, объясните явления, показанные на рис. 191.

Тема: 4.3. Применение законов отражения и преломления для получения изображения.

28. Пользуясь методом, примененным для вывода формулы f линзы, найдите формулу для преломления на сферической границе раздела двух сред (например, воздух — стекло; рис. 223).

29. Докажите, что фокусные расстояния сферической поверхности (упражнение 28) связаны соотношением



30. Найдите фокусное расстояние плосковыпуклой линзы, для которой радиус кривизны сферической поверхности равен 80 см. Показатель преломления стекла равен 1,6.

31. Собирающая линза имеет фокусное расстояние 40 см. Предмет находится на расстоянии 1 м от линзы. Найдите расположение изображения, а также линейное и угловое увеличения. Решите задачу с помощью вычислений и графическим путем, построив (в масштабе) изображение небольшого предмета в линзе.

32. Решите предыдущую задачу для случая, когда предмет находится на расстоянии 20 см от линзы.

33. Вогнутое зеркало имеет радиус 40 см. Предмет расположен на расстоянии 30 см от зеркала. Найдите положение изображения и увеличение зеркала. Постройте изображение и определите прямое оно или обратное.

34. Укажите положение изображения в тонкой линзе, если источник находится на главной оптической оси: а) в бесконечности; б) на двойном фокусном расстоянии; в) в главном фокусе; г) между главным фокусом и линзой.



35. Проанализируйте, как меняются положение и размеры изображения при перемене положения предмета для случаев: а) собирающей линзы; б) рассеивающей линзы; в) вогнутого зеркала; г) выпуклого зеркала.

36. Оптическая сила линзы равна 2 дптр. Найдите ее фокусное расстояние.

37. Постройте изображение в линзе небольшого отрезка, наклоненного к оси под углом 45°.

38. Плоское зеркало поворачивается на угол Р около оси, лежащей в плоскости зеркала и перпендикулярной к падающему лучу; на какой угол повернется при этом отраженный луч?

Тема: 4.4. Оптические приборы и их погрешности.

39. Фокусное расстояние оптической системы 30 см; главные " плоскости находятся на расстоянии 10 см одна от другой. По­стройте в этой системе изображения предмета, расположенного от передней главной плоскости на расстояниях: а) 20 см; б) 50 см; в) 80 см. В каждом случае найдите линейное и угловое увеличения.

40. Оптическая система состоит из двух линз, находящихся в воз­духе на расстоянии 10 см одна от другой. Передний фокус нахо­дится на расстоянии 20 см от первой линзы, а задний фокус — на расстоянии 12 см от второй линзы. Увеличенное в три раза изображение находится на расстоянии 45 см от заднего фокуса. Найдите фокусное расстояние системы и положение главных пло­скостей относительно линз, образующих систему.



41. Для фотографирования удаленных предметов применяется телеобъектив — оптическая система, у которой задняя главная плоскость находится впереди передней линзы (рис. 239).

Объясните, в чем преимущества телеобъектива при фотогра­фировании удаленных предметов по сравнению с обычными объективами.

42. Найдите зависимость между оптической силой и светосилой линзы.

43. Объект, освещенность которого равна 40 лк, а коэффициент диффузного отражения равен 0,70, фотографируют с помощью объектива с относительным отверстием 1 : 2,5. Найдите осве­щенность изображения, считая, что оно находится приблизи­тельно в фокальной плоскости объектива.

44. Определите освещенность, даваемую прожектором, зеркало которого имеет диаметр 2 м, а дуга прожектора имеет яркость 8-10⁸ кд/м² на расстоянии 5 км при коэффициенте прозрачности воздуха 0,95.

45. Докажите, что для сложных оптических систем, как и для тонких линз (см. гл. IX, § 96), линейное увеличение β и угловое увеличение γ связаны формулой γ=1/β.

46. Если х — расстояние от переднего фокуса до предмета, а х' —от заднего фокуса до изображения, то имеет место соотношение x x' = f ² (формула Ньютона), где f — фокусное расстояние системы. Докажите справедливость этой формулы.

Тема: 4.5. Физическая оптика



2. Опишите, как выглядит белая, красная, желтая, зеленая и синяя бумага, освещенная желтым светом натриевого пламени.