- •Методические указания к решению задач по курсу физики (часть 3)
- •Методические указания к решению задач
- •Пример решения задачи.
- •Геометрическая оптика.
- •Пример решения задачи.
- •1) Из закона преломления sinε1/sinε2 имеем
- •Из рисунка, следует, что угол падения ε2 на вторую грань призмы равен
- •Так как , то . Теперь найдем углы γ и γ':
- •12. Фокусное расстояние f вогнутого зеркала равно 15 см. Зеркало дает действительное изображение предмета, уменьшенное в три раза. Определить расстояние а от предмета до зеркала
- •18. Из стекла требуется изготовить плосковыпуклую линзу, оптическая сила d которой равна 5дптр. Определить радиус r кривизны выпуклой поверхности линзы.
- •19. Двояковыпуклая линза имеет одинаковые радиусы кривизны поверхностей. При каком радиусе кривизны r поверхностей линзы главное фокусное расстояние f ее будет равно 20 см?
- •20. Главное фокусное расстояние f собирающей линзы в воздухе равно 10 см. Определить, чему оно равно: 1) в воде; 2) в коричном масле.
- •2. Интерференция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •16. Найти расстояние между двадцатым и двадцать первым кольцами Ньютона, наблюдаемым в отражённом свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •19. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга равно 1м. Определить расстояние между щелями, если на отрезке длиной 1 см укладывается 100 тёмных интерференционных полос. Длина волны 0,7 мкм.
- •29. Найти расстояние между двадцатым и двадцать превым кольцами Ньютона, наблюдаемыми в отраженном свете, если второе и третье кольца отстоят друг от друга на 1 мм.
- •33. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерферен-ционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр заменить красным?
- •3.Дифракция света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •4.Поляризация света.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •3. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после прохож-дения через призму Николя, если потери света составляют 10%.
- •5. Угол падения i1 луча на поверхность стекла равен 600. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Опре-делить угол i2 преломления луча.
- •5. Фотометрия.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •2. Норма минимальной освещенности для содержания птиц
- •6.Фотоэффект. Давление света . Фотоны. Эффект Комптона.
- •Пример решения задачи.
- •2. Кинетическая энергия электрона отдачи, как это следует из закона сохранения энергии, равна разности между энергией ε падающего фотона и энергией ε' рассеянного фотона:
- •Задачи.
- •2. Определить энергию ε, массу m и импульс р фотона с длиной волны 1,24 нм.
- •8. Параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 0,663 мкм падает на зачернённую поверхность и производит на нее давление 0,3 мкПа. Определить концентрацию n фотонов в световом пучке.
- •10. На поверхность калия падает свет с длиной волны 150 нм. Опреде-лить максимальную кинетическую энергию Тmax фотоэлектронов.
- •16. На металл падает рентгеновское излучение с длиной волны 1 нм. Пренебрегая работой выхода, определить максимальную скорость υmax фотоэлектронов.
- •20. Определить максимальное изменение длины волны (∆λ)max при ком-птоновском рассеивании света на свободных электронная и свободных протонах.
- •33. Красная граница фотоэффекта для цезия 620 нм. Определить кинети-ческую энергию т фотоэлектронов в электрон-вольтах, если на цезий падают лучи с длиной волны 200 нм.
- •34. На поверхность 100 см2 ежеминутно падает 10 Дж световой энергии. Найти световое давление, если поверхность: 1) полностью отражает все лучи; 2) при коэффициенте отражения света 0,50.
- •36. Какова наибольшая длина вольны λкр света, под действием которого можно получить фотоэффект с поверхности натрия? Работа выхода для натрия 2,5 эв.
- •44. Определить в электрон- вольтах энергию ε фотона, которому соответствует длина волны равная 3800 а (фиолетовая граница видимого спектра).
- •65. Задерживающее напряжение для платинового катода составляет 3,7 в. При тех же условиях для другого катода задерживающее напряжение равно 5,3 в. Определить работу выхода электронов из этого катода.
- •70. Электрическая лампа расходует на излучение мощность 45 Вт. Опре-делить давление света на зеркало, расположенное на расстояние 1 м от лампы нормально к падающим лучам.
- •72. Температура в центре Солнца порядка 1,3 ∙ 107 к. Найти равновесное давление теплового излучения, считая его изотропным.
- •7. Тепловое излучение.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •5. Абсолютно черное тело имело температуру 6000 к. При остывании тела температура стала равна 1000 к. Во сколько раз уменьшилась максимальная испускательная способность?
- •24. Определить температуру т и энергетическую светимость (излуча-тельность) Re абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны 600 нм.
- •Вопросы к модулю №1.
- •Примерный билет к модулю №1 по теме: «Волновая и квантовая оптика».
- •8. Волны де Бройля.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •8. Вычислить длину волны де Бройля λ для протона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов u, равную : 1) 1 мв; 2) 1 гв.
- •12. Кинетическая энергия т электрона равна удвоенному значению его энергии покоя (2m0c2). Вычислить длину волны де Бройля λ для такого электрона.
- •9. Строение атома.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •10. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера.
- •Простейшие случаи движения микрочастиц.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •24. Определить относительную неопределенность ∆р/р импульса движу-щейся частицы, если допустить, что неопределенность ее координаты равна длине волны де Бройля.
- •26. Частица находится в потенциальном ящике в основном состоянии. Какова вероятность обнаружения частицы: в средней трети ящика; в крайней трети ящика.
- •11. Радиоактивность.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •1 2. Из каждого миллиона атомов радиоактивного изотопа каждую секунду распадается 200 атомов. Определить период полураспада изотопа.
- •28. Период полураспада т½ радиоактивного нуклида равен 1 ч. Опреде-лить среднюю продолжительность τ жизни этого нуклида.
- •29. Определить число n атомов, распадающихся в радиоактивном изотопе за время 10 с, если его активность 105 Бк. Считать активность постоянной в течение указанного времени.
- •12. Энергия ядерной реакции. Строение ядра.
- •Пример решения задачи.
- •Задачи.
- •Вопросы к модулю №2.
- •Задача 2
- •Задача №3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Задача 8.
- •Задача 9.
- •Задача 10.
- •Работы выхода Авых электронов из различных металлов (эВ)
- •Латинский алфавит.
- •Греческий алфавит.
- •Cодержание:
Задачи.
1. Плоско поляризованный монохроматический пучок света падает на поляроид и полностью им гасится. Когда на пути пучка поместили кварцевую пластинку, интенсивность I пучка света после поляроида стала равна половине интенсивности пучка, падающего на поляроид. Определить минимальную толщину кварцевой пластины. Поглощением и отражением света поляроидом пренебречь, постоянную вращения α кварца принять равной 48,9 град/мм.
2. Угол преломления луча в жидкости i2 = 350. Определить показатель преломления n жидкости, если известно, что отраженный пучок света максимально поляризован.
3. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после прохож-дения через призму Николя, если потери света составляют 10%.
4. Пучок света последовательно проходит через два николя, плоскости пропускания которых образуют между собой угол φ = 400. Принимая, что коэффициент поглощения k каждого николя равен 0,15, найти, во сколько раз пучок света, выходящий из второго николя, ослаблен по сравнению с пучком, падающим на первый николь.
5. Угол падения i1 луча на поверхность стекла равен 600. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Опре-делить угол i2 преломления луча.
6. Угол α между плоскостями пропускания поляроидов равен 500. Естественный свет, проходя через такую систему, ослабляется в n = 4 раза. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэф-фициент поглощения k света в поляроидах.
7. Пучок света, идущий в стеклянном сосуде с глицерином, отражается от дна сосуда. При каком угле i1 падения отраженный пучок света максимально поляризован, если ncт=1,5?
8. Пластинку кварца толщиной d = 2 мм поместили между парал-лельными николя, в результате чего плоскость поляризации моно-хроматического света повернулась на угол φ = 530. Какой наименьшей толщины dmin следует взять пластинку, чтобы поле зрения поляриметра стало совершенно темным?
9. Параллельный пучок света переходит из глицерина в стекло так, что пучок, отражённый от границы раздела этих сред, оказывается максимально поляризованным. Определить угол γ между падающим и преломленным пучками.
10. Пластинку кварца поместили между скрещенными николями. При какой наименьшей толщине dmin кварцевой пластины поле зрения между николями будет максимально просветлено. Постоянная вращения α кварца равна 27 град/мм.
11. При прохождении света через трубку длиной l1 = 20 см, содержащую раствор сахара с концентрацией C1 = 10%, плоскость поляризации света повернулась на угол φ = 13,30. В другом растворе сахара, налитом в трубку длиной l1 = 15 см, плоскость поляризации повернулась на угол φ = 5,20. Определить концентрацию С второго раствора.
12. Определить, во сколько раз уменьшится интенсивность естествен-ного света, прошедшего через два николя плоскости поляризации которых составляют угол 600. При прохождении каждого из николя потеря на поглощение света составляет 10%.
13. Угол между плоскостями пропускания двух поляроидов равен 300. Во сколько раз измениться интенсивность прошедшего через них света, если между поляроидами поместить кварцевую пластинку толщиной 0,5 мм? Постоянная вращения кварца равна 27 град/мм.
14. Найти угол между плоскостями пропускания двух поляроидов, если интенсивность света, прошедшего через них уменьшилась в 6,5 раз. Коэффициент поглощения k света в поляроидах 0,3.
15. Раствор глюкозы с концентрацией 0,28 г/см3, налитый в стеклянную трубку длиной 15 см, поворачивается плоскость поляризации моно-хроматического света, проходящего через этот раствор, на угол 320. Определить удельное вращение раствора глюкозы.
16. Естественный свет падает на стеклянную пластинку так, что отраженный луч оказывается полностью поляризован. Определить угол преломления, а также степень поляризации преломленного луча, если интенсивность отраженного луча составляет 9% от интенсивности падающего.
17. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества равен 450. При каком угле падения отраженный пучок максимально поляризован?
18. Определить удельное вращение раствора сахарозы, если угол поворо-та плоскости колебаний поляризованного света 8,50 при длине трубки 2 дм. Концентрация раствора 0,25 г/см3.
19. При прохождении света через слой десяти процентного раствора саха-ра толщиной 15 см, плоскость поляризации поворачивается на угол 130. В другом растворе в слое толщиной 12 см плоскость поляризации повернулась на 7,20. Найти концентрацию второго раствора сахара.
20. Определить концентрацию сахарного раствора, если при прохожде-нии света через трубку длиной 20 см с этим раствором плоскость поля-ризации света поворачивается на угол 100. Удельное вращение раствора сахара 0,6 град/(дм%).
21. Пучок света, идущий в стеклянном сосуде с глицерином, отражается от дна сосуда. При каком угле падения отраженный пучок максимально поляризован?
22. Интенсивность луча лазера, прошедшего через поляроид уменьшился в 10 раз. Определить угол между плоскостями просекания поляроида и плоскостью колебания луча. Коэффициент поглощения k пленки 0,2.
23. Кварцевую пластинку поместили между скрещенными николями. При какой наименьшей толщине кварцевой пластинки поле зрения между николями будет максимально просветлено? Постоянная вращения кварца равна 27 град/мм.
24. Угол преломления луча в жидкости 350. Определить показатель пре-ломления жидкости, если известно, что отраженный пучок света максимально поляризован.
25. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после прохождения через призму Николя, если потеря света составляет 5%.
26. Определить степень поляризации светового луча, если известно, что максимальная интенсивность света, соответствующего взаимно перпен-дикулярным направлениям световых колебаний в луче, составляет 25% от максимальной интенсивности.
27. Угол падения луча на поверхности стекла равен 600. При этом отражённый пучок света оказался максимально поляризованным. Определить угол преломления луча.
28. Угол между плоскостями пропускания поляроидов равен 500. Естественный свет, проходящий через такую систему, ослабляется в 5 раз. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэффициент поглощения света в поляроидах.
29. Пучок света последовательно проходит через два николя, плоскости пропускания которых образуют между собой угол 400. Принимая коэффициент поглощения каждого Николя 0,15, найти, во сколько раз пучок света, выходящего из второго николя, ослаблен по сравнению с пучком, падающим на первый николь.
30. Пучок естественного света падает на полированную
п оверхность стеклянной пластины, погружённой в
ж идкость. Отраженный от пластины пучок света
о бразует угол (i1+ i2 = φ) φ = 970 с падающим пучком.
О пределить показатель преломления n1 жидкости, φ
с ли свет максимально поляризован. (р. 1) i1 i2
3 1. Анализатор в 2 раза уменьшае интенсивность света, приходящегося к нему от поляризатора. Определить угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора. Потерями света в анализаторе можно пренебречь. 32. Угол между главными плоскостями поляризато-ра и анализатора равен 450. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до 600? |
i3
33. Во сколько раз ослабеет свет, проходя через два поляроида, плоскости
поляризации, которых составляет угол 300, если в каждом из поляроидов в отдельности теряется 10% падающего на него светового потока?
34. На какой угловой высоте над горизонтом должно находиться Солнце, чтобы солнечный свет, отраженный от поверхности воды, был полностью поляризован?
35. Найти угол между отраженным и преломленным лучом при условии, что луч, отраженный от границы раздела, поляризован полностью.
36.Линейно поляризованный пучок света падает на поляризатор, вращающийся вокруг оси пучка с угловой скоростью 21 рад/с. Найти световую энергию, проходящую через поляризатор за один оборот, если поток энергии в падающем пучке 4 мВт.
37. При попадани естественного света на некоторой поляризатор проходит 30% светового потока, а через два таких поляризатора – 13%. Найти угол между плоскостями пропускания этих поляризаторов.
38. Степень поляризации частично поляризованного света 0,25. Найти отношение интенсивности поляризованной сотавляющей этого света к интенсивной составляющей.
39. На поверхность воды под углом Брюстера падает пучок плоско-поляризованного света. Его плоскость поляризации составляет угол 450 с плоскостью падения. Найти коэффициент отражения.
40. Угол поворота φ1 плоскости поляризации света при прохождении через кювету длиной 10 см с раствором сахара концентрацией С1 = 20% равен 120. Определить концентрацию раствора сахара во второй кювете, если ее длина 2 дм, а угол поворота плоскости поляризации 300.
41. Естественный свет падает на стеклянную так, что луч оказывается полностью поляризован. Определить угол преломления, а также степень поляризации преломленного луча, если интенсивность отраженного луча составляет 9% от интенсивности падающего.
42. Предельный угол полного внутреннег отражения для некоторого вещества равен 450. При каком угле падения отраженный пучок максимально поляризован?
43. Интенсивность луча лазера, проходящего через поляроид уменьшил-ся в 10 раз. Определить угол между плоскостями пропускания поляроида и плоскостью колебания луча. Коэффициент поглощения пленки k = 0,2.
44. На сколько процентов уменьшится интенсивность света после про-хождения через призму Николя, если потери света составляют 10%?
45. Найти угол между плоскостями пропускания двух поляроидов, если интенсивность света, проходящего через них уменьшилась в 6,5 раза. Коэффициент поглощения света в поляроидах k = 0,3.
46. Пластинку кварца толщиной d = 2 мм поместили между парал-лельными николями, в результате чего плоскость поляризации моно-хромотического света повернулась на угол φ = 530. Какой наименишей толщины dmin следует взять пластинку, чтобы поле зрения поляриметра стало совершенно темным?