* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
1. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинами заключен очень тонкий воздушный клин. На пластинки падает нормально монохромный свет с длиной волны л =500 нм. Найдите угол и между пластинками, если в отраженном свете на l= 1 см помещается N =20 интерференционных полос.
Дано:
л = 500 нм =500*10 -9 м
l = 1см =10 -2 м
N=20
n =1 .5 Найти и -?
Решение.
Параллельный пучок света, падая нормально, отражается от первой и второй пластины. Т.к. угол наклона мал, то отраженные лучи когерентны, и на поверхности клина будут наблюдаться интерференционные полосы.
Условие максимума в отраженном свете:
, (1)
( 2 )
где h m и h m + N - толщина клина в месте интерферентной полосы, соответствующей номерам m и ( m + N );
n =1.5 - показатель преломления стекла;
r =0 - угол преломления.
Тогда
Из рисунка следует, что
Угол наклона клина очень мал, поэтому принимаем , в итоге получаем:
Проверим размерность:
Ответ: угол между пластинами
2. Радиус кривизны плосковыпуклой линзы R =4м. Чему равна длина волны л падающего света, если радиус пятого светового Ньютона в отраженном свете ра вен r 5 =3.6мм.
Дано:
R=4 м
r 5 =3.6 мм=3.6
k=5 Найти л -?
Решение.
Радиус светлых ко лец Ньютона в отраженном свете:
. (1)
Отсюда длина волны:
Проверим размерность:
Ответ: длина волны л = 720 нм.
3. На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной трубки, наполненной гелием. На каждую линию л 2 в спектре третьего порядка накладывается красная линия гелия с длиной волны л 1 =670 нм спектра второго порядка.
Дано:
л 1 =670 нм
=
k 1 =2
k 2 =3 л 2 - ?
Решение.
Условие главного максимума для дифракционной решетки:
(1)
где m - порядок спектра;
d - постоянная решетки.
Тогда из условия
(2)
. (3)
Приравнивая формулы 2 и 3 получаем:
(4)
Из формулы 4 следует:
.
Проверяем размерность :
Ответ: длина волны л 2 =447 нм.
4. Естественный луч света падает на полированную поверхность стеклянной пластины, погруженной в жидкость. Отраженный от пластины луч составляет угол ц = 97 о с падающим лучом. О пределите показатель преломления жидкости, если отраженный свет максимально поляризован.
Дано:
ц =97 о
n 1 =1.5 Найти n 2 -?
Решение.
По закону Брюстера если угол падения светового луча равен поляризационному углу (углу Брюстера), то отраженный луч полностью линейно поляризован. В этом случае обратный и преломленный лучи образуют прямой угол.
В соответствии с рисунком
Согласно закону преломления
Известно , что
Из формул 2 и 3 получим
Отсюда
Ответ: показатель преломления жидкости n 2 =1,695.
5. Металлическая поверхность площадью S =15 см 2 нагретая до температуры Т=3000 К, излучает в одну минуту W =100 кДж. Определите: 1) энергию, излучаемую этой поверхностью, считая ее черной; 2) отношение энергетических светимостей этой поверхности и черного тела при данной температуре.
Дано:
Т=3000 К
W=100 кДж=10 5 Дж
Найти: W e ; R / R e - ?
Решение.
Энергия излучаемая телом
где в случае черного тела излучаемый поток энергии
где энергетическая светимость черного тела по закону Стефана-Больцмана
Подставив выражения 2 и 3 в формулу 1, найдем искомую энергию, излучаемую черным телом
Проверим размерность
Из формул 1 и 2 следует, что
т.е. искомое соотношение энергетических светимостей поверхности и черного тела
Ответ: энергия излучаемая черным телом отношение энергетических светимостей .
6. Какова максимальная кинетическая энергия Т е фотоэлектрона, если никелевая пластина освещается ультрофиолетовыми лучами с длиной волны л =100 нм.
Дано:
Найти Т е - ?
Решение.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона
Согласно уравнению Энштейна
т.к.
то получаем
отсюда
где А- работа выхода,
7. Плоская световая волна интенсивностью I = 300 Вт/м 2 . Определите давление света P , падающего нормально на зеркальную поверхность.
Дано:
I=300 Вт/м
Найти Р- ?
Решение.
Давление, производимое светом при нормальном падении на поверхность
где с- скорость света;
с =1- коэффициент отражения зеркальной поверхности.
Проверим размерность
Ответ: давление света
8. Фотон с энергией Е, равной энергии покоя электрона, рассеялся на рассеялся на свободном электроне под углом . Определите энергию Е рассеянного фотона и кинетическую энергию Т е электрона отдачи в единицах
Дано:
Найти е ′ , Т е - ?
Решение.
Энергия покоя электрона
(1)
Для определения энергии фотона до рассеивания рассмотрим формулу Комптона
Выразив л и л′ через энергии фотонов е и е′ , воспользовавшись формулой
получим
Преобразовав формулу 3, получим
из формул 1 и 4 следует
Ответ: энергия рассеянного фотона е '=0.205 МэВ, кинетическая энергия электрона отдачи T е =0.307 МэВ.