ИДЗ 2 Волновая оптика+Теплов.излучение2018. Задача Тема задачи оптическая длина пути, оптическая разность хода лучей а Выполнить рисунок, на котором показать ход лучей

• Название: Задача Тема задачи оптическая длина пути, оптическая разность хода лучей а Выполнить рисунок, на котором показать ход лучей
• Дата: 15.03.2022
• Размер: 445.86 Kb.
• Имя файла: ИДЗ 2 Волновая оптика+Теплов.излучение2018.docx
• Тип: Задача; #398677
• страница: 1 из 3

Методические рекомендации по выполнению ИДЗ 2.

Во всех вариантах выдержаны типы задач под одинаковым номером, поэтому то, что необходимо сделать при решении каждой задачи, привожу один раз.

Задача 1. Тема задачи – оптическая длина пути, оптическая разность хода лучей.

а) Выполнить рисунок, на котором показать ход лучей.

б) Записать выражения для оптического пути одного или 2-х лучей ( в зависимости от условия задачи).

в) Ответить на вопрос, используя полученные выражения.

Задача 2. Тема задачи – интерференция света.

а) Выполнить рисунок, на котором показать ход интерферирующих лучей, углы падения лучей, показатели преломления сред.

б) Записать выражения для оптической разности хода интерферирующих лучей. Записать условие получения минимума или максимума при интерференции ( в зависимости от условия задачи).

в) Ответить на вопрос, используя полученные уравнения, ответить на вопрос задачи. Если необходимо, получить численное значение искомой величины.

Задача 3. Тема задачи – Дифракция Френеля.

а) В чем заключается метод зон Френеля?

б) Что и как разделяют на зоны Френеля? Какую форму имеют зоны Френеля в Вашей задаче?

в) Дайте ответ на поставленный вопрос и обоснуйте его.

Задача 4. Тема задачи - Дифракция на дифракционной решетке.

а) Выполнить рисунок, на котором показать ход лучей для случая наблюдения дифракционной картины от решетки. Обозначьте на рисунке необходимые углы и расстояния.

б) Запишите условия наблюдения максимума или минимума ( учитывая условия задачи). Если необходимо, то используйте геометрию рисунка для составления дополнительных уравнений для решения задачи.

в) Найдите искомую величину или величины. Проанализируйте ответ.

Задача 5. Тема задачи - законы Теплового излучения.

а) Сформулируйте и запишите формулы тех законов теплового излучения, которые Вам необходимо использовать для получения ответа.

б) Примените законы для анализа условия задачи.

в) Приведите ( или укажите) верный ответ.

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 1

1. Расстояние от источника света до экрана равно L. Часть этого расстояния L₁=2L/5 световой луч прошел в однородной среде с показателем преломления n, другую часть расстояния L₂=3L/5 - в воздухе (n_возд = 1). Оптическая длина пути при этом оказалась равной l=1,2L. Показатель преломления n среды равен…

1) n = 1,2 2) n = 1,5 3) n = 1,3 4) n = 1,4

2. На мыльную пленку (n=1,3), находящуюся в воздухе, падает нормально пучок лучей белого света. При какой наименьшей толщине пленки d отраженный свет с длиной волны l=550 нм окажется максимально усиленным в результате интерференции?

3 . На рисунке изображены зоны Френеля для сферической световой волны (S – точечный источник, P – точка наблюдения). Укажите правильные утверждения.

При полностью открытом фронте волны …

1) амплитуда суммарного колебания в точке Р равна половине амплитуды колебаний, создаваемых в этой точке первой зоной Френеля

2) во всех точках наблюдения на прямой ОР интенсивность света отлична от нуля

3) суммарная интенсивность света в точке Р равна половине интенсивности, обусловленной первой зоной Френеля

4) суммарная интенсивность света в точке Р равна четверти интенсивности, обусловленной первой зоной Френеля

4. Одна и та же дифракционная решетка освещается различными монохроматическими излучениями с разными интенсивностями. Случаю освещения светом с наибольшей частотой (I – интенсивность света, φ – угол дифракции) соответствует рисунок под номером …



5 . На рисунке представлена зависимость спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при некоторой температуре. При повышении температуры

1) увеличится длина волны, соответствующая максимуму излучения;

2) увеличится высота максимума функции;

3) уменьшится площадь под графиком;

4) уменьшится энергетическая светимость.

Укажите номер (или номера) правильного утверждения. Ответ пояснить.
ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

В ариант 2

1. Световая волна из воздуха падает на плоскопараллельную пластину толщиной d (см. рисунок). Если n₁<n₂, то лучи 2 и 1, отраженные от нижней и верхней граней пластинки, усиливают друг друга в случае, представленном под номером

1) 2d(n₂ – n₁)=ml 2) 2dn₁ + l/2=(2m+1)l/2

3) 2dn₁=2ml/2 4) 2dn₁ + l/2=2ml/2

2. На тонкую стеклянную пластинку (n₁= 1,5) покрытую очень тонкой пленкой, показатель преломления вещества которой n₂= 1,4, падает нормально пучок монохроматического света (l= 600 нм). Отраженный от пленки свет максимально ослаблен вследствие интерференции. Определить толщину d пленки.

3. Между точечным источником света и экраном помещен небольшой непрозрачный диск. Что наблюдается на экране?

1) во всех точках экрана интенсивность нулевая

2) на экране видны чередующиеся темные и светлые кольца, в центре колец – темное пятно

3) экран освещен, при этом к его краям интенсивность света возрастает

4) на экране видны чередующиеся светлые и темные кольца, а в центе – светлое пятно

4. На дифракционную решетку падает излучение с длинами волн λ₁ и λ₂. Укажите номер рисунка, иллюстрирующего положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой, при λ₁ < λ₂ и J₁ > J₂? ( J – интенсивность, φ – угол дифракции).



5 . В каком спектре излучения тела больше видимых лучей, если графики соответствуют температурам:

1 - Т₁ = 1500К;

2 – Т₂ = 3000К;

3 – Т₃ = 4000К;

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 3

1. Световой луч падает нормально на стеклянную пластинку толщиной h = 12 см. На сколько могут отличаться друг от друга показатели преломления в различных местах пластинки, чтобы изменение оптического пути луча от этой неоднородности не превышало DL = 1мкм?

1) 2)

3) 4)

2. В опыте Юнга отверстия освещались монохроматическим светом (l= 580 нм). Расстояние между отверстиями d= 1 мм, расстояние от отверстия до экрана L = 5 м. Найти положение трех первых светлых полос.

3. Сферическая волна падает на круглое отверстие в непрозрачном экране. Укажите правильные утверждения.

1 ) Интенсивность света в точке Р зависит от расстояния между экраном и этой точкой.

2) Интенсивность в точке Р не изменится, если закрыть все четные зоны Френеля.

3) Интенсивность света в точке Р минимальна, если в отверстии укладывается четное число зон Френеля.

4) Интенсивность света в точке Р не изменится, если закрыть все нечетные зоны Френеля.

4. При дифракции на дифракционной решетке наблюдается зависимость интенсивности излучения с длиной волны λ = 400 нм от синуса угла дифракции, представленная на рисунке (изображены только главные максимумы). Количество штрихов на 1 мм  длины решетки равно …



1) 100 2) 250 3) 400 4) 500

5. На графике показана зависимость r_λ = f(λ) при температуре Т для АЧТ. Что происходит со спектром излучения при нагревании?

1. 
   С ростом температуры тела доля коротковолнового излучения в спектре увеличивается
   
2. 
   Площадь под кривой увеличивается
   
3. 
   Максимум кривой смещается вправо
   
4. 
   Максимум кривой смещается влево
   

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 4

1 . На плоскопараллельную пластинку падает световая волна. Волна 1, прошедшая через пластинку, и волна 2, отраженная от нижней и верхней поверхностей пластинки интерферируют. Интерференция наблюдается в проходящем свете. Для показателей преломления сред выполняется соотношение n₁ > n₂ > n₃. Оптическая разность хода D₂₁ волн 1 и 2 равна…

1) D₂₁ = AD×n₃ 2) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ -AD×n₃

3) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ -AD×n₃ +l/2 4) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ +l/2

2. При нормальном падении монохроматического света с длиной волны l₁ = 580 нм, на поверхности тонкой клиновидной пластинки наблюдаются светлые интерференционные полосы, расстояние между которыми l₁ = 5 мм. Каким станет расстояние между интерференционными полосами, если длина волны падающего света будет l₂ = 660 нм?

3. М ежду точечным источником света и экраном помещен непрозрачный диск (см. рисунок). Распределение интенсивностиI света на экране качественно правильно изображено на графике под номером…



4. Дифракционная решетка шириной l=12 мм содержит 4800 штрихов. Определить количество главных максимумов n, наблюдаемых в спектре дифракционной решетки для длины волны l=580 нм и угол, соответствующий последнему максимуму.

5. На рисунке изображены зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного и серого тела. Укажите номера верных утверждений. Ответ пояснить.

1) кривая 1 соответствует черному телу, а кривая 2 – серому;

2) кривая 2 соответствует черному телу, а кривая 1 – серому;

3) энергетическая светимость обоих тел одинакова;

4) температура тел одинакова.

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 5

1. Световой луч проходит расстояние L: часть этого пути r₀ - в вакууме (n = 1), другую часть пути r - в однородной среде с показателем преломления n =1,5. В каком из приведенных ниже случаев оптическая длина пути наибольшая?



2. Пучок монохроматических (l = 0,6 мкм) световых волн падает под углом на находящуюся в воздухе мыльную пленку (n = 1,33). При какой наименьшей толщине d_min пленки отраженные световые волны будут максимально ослаблены интерференцией?

3 . На рисунке изображены зоны Френеля для сферической световой волны от точечного источника S и точки наблюдения Р. Укажите номера правильных утверждений.

1) Волны от двух соседних зон Френеля приходят в точку Р в противоположных фазах.

2) Амплитуды колебаний, возбуждаемых в точке Р волнами от различных зон Френеля, неодинаковы.

3) При полностью открытом фронте волны амплитуда суммарного колебания в точке Р равна половине амплитуды колебаний, создаваемых в ней первой зоной Френеля.

4) Площади зон Френеля не изменятся, если точку Р отодвинуть от границы фронта

4. Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. На рисунке приведено распределение интенсивности света на экране, получаемое вследствие дифракции. (J – интенсивность света, j – угол дифракции). Решетке с наибольшей постоянной d соответствует рисунок под номером…


5. Тело нагрето до Т = 4000 К. Максимум спектральной плотности энергетической светимости лежит …

1) в видимой области излучения

2) В инфракрасной области излучения

3) В ультрафиолетовой области излучения

4) В области рентгеновского излучения

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 6

1 . На плоскопараллельную пластинку падает световая волна. Волны 1 и 2, полученные в результате отражения от верхней и нижней поверхностей пластинки, интерферируют. Для показателей преломления сред выполняется соотношение n₂ < n₁, n₂ < n₃. Оптическая разность хода D₂₁ волн 1 и 2 равна…

1) D₂₁ =AD×n₁ 2) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ +l/2

3) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ -AD×n₁ 4) D₂₁ = (AB+BC)×n₂ -AD×n₁ +l/2

2. Укажите сумму номеров правильных утверждений.

Цветные интерференционные полосы наблюдаются при освещении тонкой пленки …

1. 
   … постоянной толщины расходящимся пучком белого света
   
2. 
   …переменной толщины параллельным пучком белого света
   
3. 
   … постоянной толщины расходящимся пучком монохроматического света
   
4. 
   … переменной толщины параллельным пучком монохроматического света
   

3. Свет от монохроматического источника (l=600 нм) падает нормально на диафрагму с диаметром отверстия d=6 мм. За диафрагмой на расстоянии b=3 м от нее находится экран. Какое число зон Френеля укладывается в отверстии диафрагмы? Каким будет центр дифракционной картины на экране: светлым или темным?

4. Н а узкую щель шириной aпадает нормально плоская световая волна с длиной волны λ. На рисунке схематически представлена зависимость интенсивности света от синуса угла дифракции: Если расстояние от щели до экрана составляет 0,5 м, то ширина центрального максимума (в см) равна … (Учесть, что )

1) 5 см 2) 10 см.. 3) 20 см 4) 25 см

5 Если при уменьшении температуры площадь фигуры под графиком спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела r_ν,T уменьшилась в 16 раз, то отношение температур Т₁/Т₂ равно

1) 16 2) 8 3) 4 4) 2

ИДЗ Волновая оптика. Тепловое излучение

Вариант 7

1. Расстояние от источника света до экрана равно L . Часть этого путиL₁=3L/5 световой луч прошел в однородной среде с показателем преломления n = 1,5, другую часть пути L₂=2L/5 - в воздухе (n = 1). Оптический путь l светового луча равен…

1) l = 0,4L 2) l = 0,6L 3) l = 1,5L 4) l = 1,3L

2. Зимой на стеклах трамваев и автобусов образуются тонкие пленки наледи, окрашивающие все видимое в зеленоватый цвет. Чему равна наименьшая толщина наледи? Принять показатели преломления наледи n₁= 1,33, стекла n₂= 1,50, воздуха n=1, длину волны зеленого света l= 500 нм. Считать, что свет падает перпендикулярно поверхности стекла.

3. Какие из перечисленных явлений наблюдаются при дифракции света?

1) Сохранение формы фронта волны

2) Появление светлого пятна за непрозрачной преградой

3) Пространственное перераспределение энергии световой волны

4) Разложение немонохроматического света в спектр

4. Одна и та же дифракционная решетка освещается различными монохроматическими излучениями с разными интенсивностями (J – интенсивность света, φ – угол дифракции). Случаю освещения светом с наибольшей длиной волны соответствует рисунок под номером



5 . На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при Т = 6000 К. Если температуру тела уменьшить в 2 раза, то энергетическая светимость абсолютно черного тела уменьшится в … раз.