Поляризация и дисперсия света

Министерство образования и науки Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Ростовский государственный строительный университет»

Утверждено

на заседании кафедры физики

15 февраля 2008 г.

ИНФОРМАЦИОННО-методическИЕ УКАЗАНИЯ К КОМПЬЮТЕРНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ ПО ФИЗИКЕ. ЧАСТЬ VII. Волновая ОПТИКА

Ростов-на-Дону

2008

УДК 531.383

Информационно-методические указания к компьютерному тестированию по физике. Часть VII. Волновая оптика.

– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 10 с.

Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, к сдаче зачетов и экзаменов.

Предназначены для студентов всех специальностей РГСУ, предусматривающих изучение курса физики.

Составители: проф. Н.Н.Харабаев,

ст. преп. Е.В.Чебанова

Рецензент: доц. И.Н.Мощенко

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2008 г., поз.

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ

___________________________________________________________

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.

строительный университет, 2008

Интерференция света

ЗАДАНИЕ № 1

Если S ₁ и S ₂– источники когерентных волн, а L ₁ и L ₂– расстояния от точки А до источников, то в точке А наблюдается минимум интерференции в воздухе при условии…

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

ЗАДАНИЕ № 2

Для точки А оптическая разность хода лучей от двух когерентных источников S ₁ и S ₂ равна 1,2мкм. Если длина волны в вакууме 600нм, то в точке А будет наблюдаться...

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) максимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн;

2) минимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн;

3) минимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн;

4) максимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн.

ЗАДАНИЕ № 3

Если S ₁ и S ₂– источники когерентных волн, то разность фаз колебаний, возбуждаемых этими волнами в точке О (центральный максимум) равна…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 0; 2) ; 3) ; 4) .

---------------------------

Указания к заданиям 1 – 3

Для случая двух источников когерентных волн с нулевой разностью фаз справедливы следующие заключения:

1) если L₁ и L₂ – оптические длины путей, проходимых волнами, соответственно, от источника 1 и источника 2 до точки С, то в этой точке С интерференционный максимум наблюдается при условии:

( = 0, 1, 2,…),

а интерференционный минимум наблюдается при условии:

( = 0, 1, 2,…), где

∆ – оптическая разность хода двух волн: ;

(Оптическая длина пути L = ns,где n – показатель преломления среды, s – геометрическая длина пути световой волны);

λ ₀– длина световой волны;

2) разность фаз двух колебаний в точке С, возбуждаемых волнами от источников 1 и 2:

ЗАДАНИЕ № 4

Тонкая пленка вследствие явления интерференции в отраженном свете имеет зеленый цвет. При увеличении показателя преломления пленки ее цвет…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) не изменится;

2) станет синим;

3) станет красным.

ЗАДАНИЕ № 5

Тонкая пленка вследствие явления интерференции в отраженном свете имеет зеленый цвет. При уменьшении показателя преломления пленки ее цвет…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) не изменится;

2) станет синим;

3) станет красным.

ЗАДАНИЕ № 6

Постоянно меняющаяся радужная окраска мыльных пузырей объясняется…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) интерференцией света;

2) дифракцией света;

3) дисперсией света;

4) поляризацией света.

---------------------------

Указания к заданиям 4 – 6

Условия максимумов и минимумов при интерференции света, отраженного от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пленки, находящейся в воздухе (n₀= 1):

1) условие максимумов – ( = 0, 1, 2…),

2) условие минимумов – ( = 0, 1, 2…),

где d – толщина пленки,

n – показатель преломления пленки,

i – угол падения света,

λ ₀– длина световой волны.

Член обусловлен потерей полуволны при отражении света от границы раздела двух сред: если n > n ₀, то необходим знак плюс, если n < n ₀ необходим знак минус.

Красный цвет соответствует наибольшей (~ 750 нм), а фиолетовый цвет соответствует наименьшей (~ 400 нм) длине волны видимого спектра.

ЗАДАНИЕ № 7

Hа стеклянной линзе нанесена тонкая пленка, дающая минимум в отраженном свете (просветление оптики). Какие параметры влияют на «эффект просветления»?

А. Толщина пленки.

В. Показатель преломления пленки.

С. Длина волны падающего света.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) только А; 2) А и В; 3) только С; 4) А и С; 5) А, В, C.

ЗАДАНИЕ № 8

Тонкая пленка на поверхности линзы дает минимум в отраженном свете для зеленого цвета. Чтобы минимум достигался для фиолетового цвета, можно...

А. Увеличить толщину пленки при неизменном показателе преломления.

В. Уменьшить толщину пленки при неизменном показателе преломления.

С. Увеличить показатель преломления пленки при той же ее толщине.

D. Уменьшить показатель преломления пленки при той же ее толщине.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1)только А; 2)только В; 3)только С; 4) A или C; 5) B или D.

---------------------------

Указания к заданиям 7, 8

Случаю «просветления оптики» (см. Трофимова Т.И. Курс физики. М. ВШ. 2004. С. 328) соответствует наблюдение интерференционного минимума для световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхности тонкой плоскопараллельной пленки на поверхности стекла.

Условие наблюдения интерференционного минимума:

( = 0, 1, 2,…), где

d – толщина пленки,

n – показатель преломления пленки,

λ _o– длина световой волны.

Для пленки минимальной толщины условие интерференционного минимума в отраженном свете:

Дифракция света

ЗАДАНИЕ № 9

Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. Какой рисунок иллюстpиpует положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой с наибольшей постоянной решетки? (J - интенсивность света, j - угол дифракции)

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

ЗАДАНИЕ № 10

Половина дифракционной решетки пеpекpывается с одного конца непpозpачной пpегpадой, в результате чего число штрихов уменьшается. Что изменится при этом?

А. Расстояние между главными максимумами.

B. Постоянная решетки.

C. Яркость максимумов.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) Все эти параметры; 2) Только C;

3) А и В; 4) A и C.

ЗАДАНИЕ № 11

Одна и та же дифракционная решетка освещается различными монохроматическими излучениями. Какой рисунок соответствует случаю освещения светом наибольшей частоты? (J - интенсивность света, j - угол дифракции)

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) А;

2) Б;

3) В;

4) Г;

5) Для ответа недостаточно данных.

---------------------------

Указания к заданиям 9 – 11

Формула дифракционной решетки (условие наблюдения дифракционных максимумов):

( = 0, 1, 2,… k), где

– постоянная дифракционной решетки;

– длина световой волны;

– угол дифракции,

– номер дифракционных максимумов (порядок спектра),

– наибольший номер дифракционных максимумов;

– общее число дифракционных максимумов.

С уменьшением числа штрихов дифракционной решетки уменьшается интенсивность проходящего через нее света, т.е. яркость дифракционных максимумов, а положение дифракционных максимумов при этом не изменяется, так как оно зависит только от постоянной дифракционной решетки d для данной длины световой волны .

Поляризация и дисперсия света

ЗАДАНИЕ № 12

На пути естественного света интенсивностью J ₀ помещены две пластинки турмалина. После прохождения пластинки 1 свет полностью поляризован. Если угол j между направлениями OO и O¢O¢ равен 60^о, то интенсивность J ₂ света, прошедшего через обе пластинки, связана с J ₀ соотношением…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) ; 2) ;

3) ; 4) .

ЗАДАНИЕ № 13

На пути естественного света интенсивностью J ₀ помещены две пластинки турмалина. После прохождения пластинки 1 свет полностью поляризован. Если J ₁и J ₂– интенсивности света, прошедшего пластинки 1 и 2 соответственно, и , тогда угол j между направлениями OO и O¢O¢ равен …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 30^o;

2) 45^o;

3) 60^o;

4) 90^o.

---------------------------

Указания к заданиям 12, 13

Интенсивность полностью плоскополяризованного света, прошедшего первый кристалл:

, где

– интенсивность естественного света, падающего на первый кристалл. Закон Малюса: интенсивность полностью плоскополяризованного света, вышедшего из второго кристалла:

, где

– интенсивность полностью плоскополяризованного света, прошедшего первый кристалл и падающего на второй кристалл;

j – угол между оптическими осями первого и второго кристаллов.

Интенсивность света, прошедшего через два поляризатора:

ЗАДАНИЕ № 14

При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован при угле падения 60^o. Преломленный луч распространяется под углом 30^o к нормали. При этом показатель преломления диэлектрика равен…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 0; 2) 1,41; 3) 1,5; 4) 1,73.

ЗАДАНИЕ № 15

При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован. Преломленный луч распространяется под углом 30^о к нормали. При этом падающий луч составляет с нормалью угол …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 30^o; 2) 45^o; 3) 60^o; 4) 90^o.

---------------------------

Указания к заданиям 14, 15

Если луч естественного света падает на границу раздела двух диэлектрических сред, то отраженный и преломленный лучи являются поляризованными. В том случае, если угол падения удовлетворяет соотношению ( – угол Брюстера, – относительный показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является полностью плоскополяризованным, а преломленный луч является максимально поляризованным, причем отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны (закон Брюстера).