Оптика
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. Фотон с энергией Е, равной энергии покоя электрона, рассеялся на рассеялся на свободном электроне под углом. Определите энергию Е рассеянного фотона и кинетическую энергию Те электрона… Читать ещё >
Оптика (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агенство по образованию ГОУ ВПО
«Уральский государственный технологический университет — УПИ»
Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ-УПИ
Кафедра общей физики
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 5
По теме: «Оптика»
Вариант № 21
Нижний Тагил
1. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинами заключен очень тонкий воздушный клин. На пластинки падает нормально монохромный свет с длиной волны ?=500 нм. Найдите угол? между пластинками, если в отраженном свете на l=1 см помещается N=20 интерференционных полос.
Дано:
?= 500 нм =500*10-9 м l= 1 см =10-2 м N=20 n=1.5 | ||
Найти? -?
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 hm и hm+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? падающего света, если радиус пятого светового кольца Ньютона в отраженном свете равен r5=3.6мм.
Дано:
R=4м r5=3.6мм=3.6 k=5 | ||
Найти ?-?
Решение.
Радиус светлых колец Ньютона в отраженном свете:
. (1)
Отсюда длина волны:
Проверим размерность:
Ответ: длина волны? = 720 нм.
3. На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной трубки, наполненной гелием. На каждую линию ?2 в спектре третьего порядка накладывается красная линия гелия с длиной волны ?1=670 нм спектра второго порядка.
Дано:
?1=670 нм = k1=2 k2=3 | ||
?2-?
Решение.
Условие главного максимума для дифракционной решетки:
(1)
где mпорядок 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 ?2=447 нм.
4. Естественный луч света падает на полированную поверхность стеклянной пластины, погруженной в жидкость. Отраженный от пластины луч составляет угол? = 97о с падающим лучом. Определите показатель преломления жидкости, если отраженный свет максимально поляризован.
Дано:
? =97о n1=1.5 | ||
Найти n2-?
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 n2=1,695.
5. Металлическая поверхность площадью S=15 см2 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=105 Дж | ||
Найти: We; R/Re — ?
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 Те фотоэлектрона, если никелевая пластина освещается ультрофиолетовыми лучами с длиной волны ?=100 нм.
Дано:
Найти Те — ?
Решение.
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона Согласно уравнению Энштейна т.к.
то получаем отсюда где Аработа выхода,
7. Плоская световая волна интенсивностью I= 300 Вт/м2. 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 сскорость света;
?=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 Те электрона отдачи в единицах
Дано:
Найти ??, Те — ?
Решение.
Энергия покоя электрона
(1)
Для определения энергии фотона до рассеивания рассмотрим формулу Комптона Выразив? и ?? через энергии фотонов? и ??, воспользовавшись формулой получим Преобразовав формулу 3, получим из формул 1 и 4 следует Ответ: энергия рассеянного фотона ?'=0.205 МэВ, кинетическая энергия электрона отдачи Tе=0.307 МэВ.