Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра физики
Муравлева Л.В.
Семин В.А.
Скотникова О.И.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическии занятиям
по дисциплине
ФИЗИКА
Часть 5.
Тула 2010
1. Опыт Юнга
Д
Рис.1
,
светом с длиной волны
(см. рис.1). На экране возникает
интерференционная картина в виде
чередующихся светлых полос.
Координату светлой полосы (координату точки максимальной освещенности) с номером m можно определить по формуле
. (1.1)
Координату темной полосы (координату точки минимальной освещенности) с номером m можно определить по формуле
. (1.2)
Ширина полосы (или расстояние между соседними светлыми или темными полосами с номерами m и m + 1) находится по формуле
. (1.3)
Задача 1
Рис.2
Решение:
Рассмотрим точку на экране, в которой наблюдается максимум второго порядка. При этом разность хода двух лучей, на пути которых еще не поставили стеклянные пластинки, равна
. (1.4)
Если на пути первого луча поставить пластинку толщины h1 и показателем преломления n, то ход первого луча станет равным
. (1.5)
Аналогично, ход второго луча станет равным
. (1.6)
При этом в точке, где наблюдался максимум второго порядка, теперь наблюдается центральный максимум, сместившийся из своего положения на две полосы. Условием нахождения центрального максимума служит равенство нулю разности хода лучей (1.6) и (1.5):
(1.7)
Подставляя в (1.7) выражение (1.4), получим:
м.
Ответ: 0,25 мкм
1-1. В опыте Юнга расстояние между отверстиями d, а расстояние от отверстий до экрана l. Определить положение m-ой а) светлой полосы, б) темной полосы, если отверстия освещены монохроматическим светом с длиной волны .
l = 1 м; d = 1 мм; m = 1; = 0,6 мкм.
Ответы: а) 0,6 мм; б) 0,9 мм.
1-2. В опыте Юнга расстояние между отверстиями d = 1 мм, а расстояние от отверстий до экрана l. Отверстия освещены монохроматическим светом с длиной волны . Ширина интерференционной полосы x.
а) Определить расстояние от отверстия до экрана. x = 1 мм; = 0,5 мкм; d = 1 мм.
б) Определить ширину интерференционной полосы. l = 1 м; = 0,6 мкм; d = 1 мм.
в) Определить расстояние между отверстиями. l = 1 м; x = 1 мм; = 0,6 мкм.
г) Определить (в нм). l = 2 м; d = 1 мм; x = 1 мм.
Ответы: а) 2м; б) 0,6 мм; в) 0,6 мм; г) 500 нм.
1-3. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр (1 = 500 нм) заменить красным (2 = 650 нм)?
Ответ: в 1,3 раза
1-4.
Во сколько раз увеличится расстояние
между соседними интерференционными
полосами на экране в опыте Юнга, если
экран переместить с расстояния
на расстояние
?
= 1 м;
= 2 м.
Ответ: 2
1-5.
Во сколько раз уменьшится расстояние
между соседними интерференционными
полосами на экране в опыте Юнга, если
расстояние между отверстиями увеличить
от
до
?
= 1 мм;
= 2 мм.
Ответ: 2
1-6. В опыте Юнга на пути одного из интерферирующих лучей перпендикулярно к нему поместили тонкую стеклянную пластинку с показателем преломления n = 1,5. При этом центральная светлая полоса сместилась на m полос. Длина волны .
а) Найти оптическую разность хода лучей (в мкм)? m = 2; = 0,5 мкм.
б) Найти толщину пластинки (в мкм). m = 2; = 0,5 мкм.
в) На сколько полос сместится центральная светлая полоса?
h = 2 мкм; = 0,5 мкм.
Ответы: а) 1 мкм; б) 2 мкм; в) на 2 полосы
1-7.
В опыте Юнга на пути каждого интерферирующего
луча перпендикулярно поместили тонкие
стеклянные пластинки толщиной
и
и показателем преломления n.
При этом центральная светлая полоса
сместилась на m
полос.
Длина волны равна .
а) Найти показатель преломления n.
= 1 мкм; = 3 мкм; = 0,5 мкм; m = 2.
б) На сколько полос сместилась центральная светлая полоса.
= 1 мкм; = 3 мкм; = 0,5 мкм; n = 1,5.
в) Найти толщину пластины (в мкм).
= 3 мкм; m = 2; = 0,5 мкм; n = 1,5.
Ответы: а) 1,5; б) на 2 полосы; в) 1 мкм.