Контрольная оптика
..doc
МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
институт
Зачётная книжка № --116
Контрольная работа №3
по курсу
«Физика»
Слушателя курса,
учебной группы №
факультета заочного обучения
Служебный адрес: тел.: . |
Домашний адрес: тел. .
|
Проверил: преподаватель кафедры
внутренней службы
2009
Содержание
-
Задача №6………………………………………………..3
-
Задача №16………………………………………………5
-
Задача №26………………………………………………7
-
Задача №36………………………………………………8
-
Задача №46………………………………………………10
-
Задача №56………………………………………………12
-
Задача №66………………………………………………13
-
Задача №76………………………………………………14
-
Задача №86………………………………………………15
-
Задача №96………………………………………………16
-
Литература………………………………………………17
Задача № 6
Над серединой чертежной доски, образующей с горизонтальной плоскостью угол в 30°, на высоте 2 м висит лампа силой света 200 кд. Определить освещенность, яркость и светимость листа бумаги на доске, если коэффициент отражения бумаги 60%. Соответствует ли такая освещенность принятым нормам освещенности в 50 лк? (Лампы считать точечным источником света.)
Дано:
2 м 200 кд 60% =50 лк |
Решение. Освещённость поверхности, создаваемая источником силой света I, в точке, удалённой от него на расстояние , выражается формулой:
|
Найти: -? -? -? |
Так как светимость листа обусловлена его освещенностью:
Принимаем, что яркость источника не зависит от направления, тогда:
Проводим расчет:
лк<=50 лк Освещенность не соответствует принятым нормам.
лк
Ответ:
лк. Освещенность не соответствует принятым нормам.
лк
Задача № 16
На стеклянный клин нормально падает монохроматический свет с длиной волны 6680 . С какой наименьшей толщины клина будут видны интерференционные полосы? Определить угол клина, если линейное расстояние между полосами 5,6 мм.
Дано:
|
Решение. Параллельный пучок света, падая нормально на клин, отражается от его верхней и нижней граней . Так как угол очень мал, лучи, отраженные от граней AB и AC, можно считать параллельными
|
Найти:
|
. При малой толщине клина эти лучи будут когерентны для света даже с малой степенью когерентности, и при их наложении на поверхности AB будет наблюдаться интерференционная картина. Поверхность будет пересечена темными и светлыми полосами. Ширина интерференционной полосы - это расстояние между соседними максимумами или минимумами. Пусть в точках 1 и 2 наблюдаются соседние минимумы (темные полосы). Условие минимума в общем случае для отраженного света:
,
где - толщина клина в месте темной полосы, соответствующей номеру , - угол преломления света, - дополнительная разность хода, обусловленная отражением световой волны на поверхности от оптически более плотной среды. Угол падения, согласно условию, равен нулю.
Тогда условие минимума интерференции можно записать в виде .Из рисунка следует, что .Так как и -- толщины клина, соответствующие двум соседним полосам, а угол - мал ( ), можно записать:
Интерференционные полосы начнут появляться с появлением первого максимума.
Условие максимума (m=1) для отраженного света:
Размерность:
Проводим расчет: (для стекла n=1,5)
Ответ:
Задача № 26
Монохроматический свет с длиной волны 5750 падает нормально на дифракционную решетку с периодом 2,4 мкм. Определить наибольший порядок спектра и общее число главных максимумов в дифракционной картине.
.
Дано:
|
Решение.
|
Найти:
|
Условие максимума света при дифракции монохроматического света с длиной волны на дифракционной решетке с периодом имеет вид:
Для должно выполняться условие . Значит,
Так как m целое, то
Как видно из рисунка, общее число максимумов в дифракционной картине равно
Ответ:
Задача № 36
Луч естественного света при прохождении двух николей был ослаблен в пять раз. В каждом николе интенсивность света за счет отражения и поглощения уменьшилась на 10%. Определить угол между плоскостями поляризации николей. Дать схему опыта.
.
Дано:
|
Решение.
|
Найти: |
Согласно закона Малюса с учетом потерь света:
. На первый николь падает естественный свет, выходит из него поляризованный.
Расчет:
Ответ:
Задача № 46
При наблюдении линии водорода Н (длина волны 4340 ), установили; что она сдвинута в спектре излучения туманности и имеет длину 4460 . В каком направлении и с какой скоростью относительно Земли движется эта туманность? Чему равно «красное смещение» для этой линии водорода?
Дано:
|
Решение. Принимаем, что туманность движется по прямой соединяющей её и Землю. В системе отсчета, связанной с Землёй, спектральный прибор зарегистрирует электромагнитное излучение частоты (рассматриваем релятивистский случай):
|
Найти: V-?
|
Где - собственная частота монохроматического излучения,
- угол между вектором и направлением наблюдения, измеренный в системе отсчета наблюдателя.
Так как длина волны увеличилась, то . Туманность удаляется от Земли.
Проводим расчет:
«Красное смещение» равно
Ответ:
Задача № 56
Площадь поверхности нити накала 60-ваттной вольфрамовой лампы накаливания 0,5 см2. Интегральная поглощательная способность вольфрама 0,6. Определить температуру нити накала.
Дано:
0,5 см2= м2
|
Решение.
Мощность излучения серого тела:
Где Т – абсолютная температура, - поглощательная способность - площадь излучающей поверхности σ = - постоянная Стефана-Больцмана |
Найти: T - ? |
Значит:
Размерность:
Проводим расчет:
Ответ:
Задача № 66
Кванты света соответствующие длине волны 0,2 мкм, падают на цинковую пластинку. Определить максимальный импульс вылетающих электронов.
Дано:
|
Решение. Определяем максимальную скорость фотоэлектронов по уравнению Эйнштейна для фотоэффекта:
|
Найти:
|
- масса электрона;
- постоянная Планка;
- работа выхода электрона из металла;
- скорость света
Максимальный импульс фотоэлектрона равен:
Размерность:
Проводим расчет:
Ответ:
Задача № 76
Найти наибольшую и наименьшую длину волны спектра водорода серии Бальмера.
Дано: n = 2 Серия Бальмера |
Решение. Длина волны, излучаемой или поглощаемой при переходе электрона с орбиты на орбиту , определяется формулой:
|
Найти:
|
где
-постоянная Ридберга.
при
при
Для серии Бальмера
Проводим расчет:
Ответ:
Задача № 86
Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к рентгеновской трубке с вольфрамовым антикатодом, чтобы в спектре излучения вольфрама были все линии K‑серии.
Дано: K‑серия – W
|
Решение. Все линии К-серии появятся одновременно, как только будет удален электрон с К-орбиты атома. Для этого надо приложить разность потенциалов U удовлетворяющую соотношению: |
Найти: U-? |
, где - длина волны, соответствующей переходу бесконечно удаленного электрона на К-орбиту. (длина волны, определяющей границу К-серии).
- постоянная Планка;
- скорость света
- элементарный заряд.
Проводим расчет:
Ответ:
Задача № 96
Активность некоторого радиоактивного элемента за 10 ч уменьшилась на 20%. Определить постоянную распада этого элемента.
Дано:
|
Решение.
Активность изотопа в начальный момент времени: , где - постоянная распада, - количество атомов изотопа в начальный момент времени. |
Найти:
- ? |
В соответствии с законом радиоактивного распада, активность изотопа через время t равна:
Значит:
Проводим расчет:
Ответ:
Литература
-
Савельев И.В. Курс общей физики. М.: Наука, 1985‑1987.
-
Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.: Наука, 1986.
-
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.
-
Беликов Б.С. Решение задач по физике. М.: Высшая школа, 1986.