- •2. Линзы. Вывод формулы линзы. Построение изображений в линзе. Линзы
- •Вывод формулы линзы
- •Построение изображений в линзе
- •3.Интерференция света. Амплитуда при интерференции. Расчет интерференционной картины в опыте Юнга.
- •4. Пространственная и временная когерентность. Оценить радиус когерентности солнечного света близи поверхности Земли. Радиус Солнца равен ; среднее расстояние до Земли .
- •6.Интерференция в тонких пленках.
- •7. Явление полного внутреннего отражения. Световоды.
- •8.Применение интерференции. Интерферометр Майкельсона.
- •9. Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.
- •10. Просветление оптики.
- •10. Метод зеркал Френеля для наблюдения итнтерференции света. Расчёт интерференционной картины.
- •Бизеркало Френеля
- •12.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Графическое решение.
- •13.Дифракция на одной щели. Как влияет на дифракцию Фраунгофера от одной щели увеличение длины волны и ширины щели?
- •16.Дифракция рентгеновских лучей. Условия Вульфа-Брэггов.
- •17. Физические принципы получения и восстановления голограммы.
- •18. Поляризация при отражении и преломлении. Формулы Френеля.
- •19. Двойное лучепреломление. Его объяснение. Нарисуйте ход луча в двоякопреломляющем одноосном кристаллею. Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •20. Интерференция поляризованных лучей.
- •Xод луча при нормальном и наклонном падении.
- •22. Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
- •23. Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра. Оптический метод определения напряжений в образце.
- •24. Вращение плоскости поляризации. Поляриметр-сахариметр.
- •25.Рассеяние света. Степень поляризации рассеянного света.
- •26. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Ход белого луча в призме. Вывод формулы для угла отклонения лучей призмой.
- •27. Излучение Вавилова – Черенкова.
- •28. Эффект Доплера в оптике.
- •29. Тепловое излучение.
- •31. Вывод законов теплового излучения (законов Вина, Стефана-Больцмана) из формулы Планка.
- •32. Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью.
- •34. Фотоэффект. Законы ф-та. Объяснение ф-та. Зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света.
- •35. Фотоэффект.
- •36. Противоречие законов фотоэффекта з-нам классической физики. Ур-е Эйнштейна для ф-та. Внутренний ф-т. Применение ф-та.
- •37. Эффект Комптона.
- •38. Давление света. Вывод формулы для давления света на основе фотонных представлений о свете.
- •39. Тормозное рентгеновское излучение. График зависимости интенсивности от напряжения на лучевой трубке.
- •41. Дискретность квантовых состояний, опыт Франка и Герца, интерпретация опыта; квантовые переходы, коэффициенты Эйнштейна для квантовых переходов. Связь между ними.
- •42. Ядерная модель атома.
- •43. Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Расчет энергетических состояний атома водорода с точки зрения теории Бора.
- •44. Пользуясь соотношением неопределённости Гейзенберга, оценить минимальную энергию электрона в атоме водорода.
- •46. Спектры щелочных элементов. Дуплетная структура спектров щелочных элементов.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха.
- •48. Эффект Зеемана.
- •49. Застройка электронных оболочек. Периодическая система элементов Менделеева.
- •50. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Дублетный характер рентгеновских спектров.
- •51. Молекулярные спектры.
- •52.Комбинационное рассеяние света.
- •53.Люминисценция. Определение. Правило Стокса.
- •54. Оптические квантовые генераторы. Свойства лазерного излучения.
- •2. Свойства лазерного излучения.
- •56. Нелинейная оптика.
- •57. Атомное ядро: состав, характеристики, модели, ядерные силы. Масса. Размеры ядер.
- •59. Ядерные реакции.
- •60.Цепная реакция деления.
- •62. Фундаментальное взаимодействия. Элементарные частицы, их классификация, методы решения. Законы сохранения в физике элементарных частиц.
- •63.Космическое излучение.
- •61. Ядерный магн. Резонанс.
13.Дифракция на одной щели. Как влияет на дифракцию Фраунгофера от одной щели увеличение длины волны и ширины щели?
Бесконечно длинную щель можно образовать, расположив рядом две обращённые в разные стороны полуплоскости.Следовательно, задача о дифракции Френеля от щели может быть решена с помощью спирали Корню.Волновую поверхность падающего света, плоскость щели и экран, на котором наблюдается дифракционная картина, будем считать параллельными друг другу.(рис1)
Для точки P, лежащей против середины щели, начало и конец результирующего вектора находятся в симметричных относительно начала координат точки спирали.
(рис2)
Если сместиться в точку , лежащую против края щели, начало результирующего вектора переместится в середину спирали О.Конец вектора переместится по спирали в направлении полюса .При углублении в область геометрической тени начало и конец результирующего вектора будут скользить по спирали и в конце концов окажутся на наименьшем расстоянии друг друга.Интенсивность света достигнет при этом минимума.При дальнейшем скольжении по спирали начало и конец вектора снова отойдут друг от друга и интенсивность будет расти.Тоже самое будет происходить при смещении из точки P в противоположную сторону, так как дифракционная картина симметрична относительно середины щели.Если изменять ширину щели, сдвигая полуплоскости в противоположные стороны, интенсивность в средней точке Р будет пульсировать, проходя попеременно через максимумы (рис.1) и отличные от нуля минимумы (рис.3,4)
Френелевская дифракционная картина от щели представляет собой светлую(р.1) или тёмную(р.2) центральную полосу, по обе стороны которой распологаются симметричные относительно неё чередующиеся тёмные и светлые полосы.При большой ширине щели начало и конец результирующего вектора для точки Р лежат на внутренних витках спирали вблизи полюсов и . Поэтому интенсивность света в точках, расположенных против щели, будет практически постоянной. Только на границах геометрической тени образуется система густо расположенных узких светлых и тёмных полос.
Как показывает формула ,расстояние минимумов от центра картины возрастает с уменьшением . Таким образом, с уменьшением ширины щели центральная светлая полоса расширяется, захватывая всё большую и большую область экрана.Если , то ,т.е. первый минимум соответствует углу ; следовательно, он сдвинут на бесконечно удалённый край экрана. Освещённость экрана падает от центра к краям постепенно, асимптотически приближаясь к нулю; ширина центральной световой полосы возрастает беспредельно.Таким образом, с уменьшением b освещённость стремится стать равномерной по всему экрану.(рис5)
Наоборот, при увеличении ширины щели положен8520/ие первых минимумов придвигается всё ближе и ближе к центру картины, так что центральный максимум становится всё резче и резче.При этом, относительная интенсивность максимума остаётся неизменной; абсолютная же величина его возрастает, ибо возрастает энергия, проходящая через уширенную щель. При очень широкой щели(по сравнению с ) мы получаем в центре резкое изображение линейного источника.
14. Дифракционная решётка. Дисперсия и разрешающая сила дифракционной решётки. Укажите порядки главных максимумов, которые не могут наблюдаться на на дифракционной решётке с периодом d=9мкм и шириной одной щели b=3мкм.
Дифракционная решётка (одномерная) представляет собой систему параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделённых равными по ширине непрозрачными промежутками. Дифракция, наблюдаемая при прохождении света через такой спектральный прибор, имеет большое практическое значение.
Величина d=a+b называется периодом решётки или её постоянной. Разность хода лучей от 2-х соседних щелей будет
Дифракционная картина на решётке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей. Поэтому в тех направлениях, в которых ни одна из щелей не распространяет свет, будут наблюдаться главные минимумы, определяемые условием: (m=1,2,3,….)
Выражение (m=1,2,3,…..) задаёт условие главных максимумов. Т.к. , то число главных максимумов будет определяться выражением
К тому же в направлениях, задаваемых условием :
(m=1,2,3,…,N-1,N+1,…,2N-1,2N+1,…
мы получим дополнительные минимумы.
Для решётки из N щелей между 2-мя главными максимумами находится N-1 щелей, разделённых вторичными максимумами, создающими очень слабый фон. Т. о. чем больше щелей, тем больше образуется минимумов между главными максимумами, и тем более интенсивными и острыми будут сами максимумы.
Основными характеристиками дифракционной решётки являются дисперсия и разрешающая сила.
Дисперсия решётки бывает угловая и линейная.
Угловая дисперсия определяет на какой угол расходятся лучи, длины волн которых отличаются на 1Ангстрем.
Линейная дисперсия : , где f – фокусное расстояние проецирующей линзы.
Разрешающая способность :
Растояние должно удовлетворять
условию Рэлея, т.е. минимум одного горба должен приходиться на максимум другого. Вывод разрешающей способности решётки:
Условия максимумов m-го порядка для лучей 1 и 2 будут
,
По условию Рэлея
или
Для дифракционной решётки интенсивность главных максимумов будет выражаться следующим образом:
Т.к. при заданных d и b отношение d\b=3, то очевидно, что для любых m кратных 3 выражение под синусом будет кратно и следовательно интенсивность будет равна 0.
Т.о. для заданного соотношения d и b не может наблюдаться каждый 3-й максимум.