Задачи для самостоятельного решения. Задача 1*.Два когерентных источника света с длиной волны l =
Задача 1*.Два когерентных источника света с длиной волны l =
= 0,5 мкм находятся на расстоянии 2 мм друг от друга. В 2 м от линии нахождения источников располагается экран. Точка А экрана располагается на одной прямой с одним из источников. Определить: 1) что будет наблюдаться в точке А экрана – усиление или ослабление света; 2) что будет наблюдаться в точке А, если на пути одного из лучей перпендикулярно к нему поместить стеклянную плоскопараллельную пластинку толщиной 10,5 мкм?
Ответ: 1) в точке А будет максимум освещенности, ; 2) в точке А будет минимум освещенности,
Задача 2. На толстую стеклянную ( ) пластинку, покрытую очень тонкой пленкой ( ) падает нормально пучок лучей монохро-матического света с длиной волны мкм. Отраженный свет максимально ослаблен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину пленки.
Ответ: мкм.
Задача 3. Сколько длин волн монохроматического света с частотой колебаний с-1 уложится на пути длиной мм: 1) в вакууме; 2) в стекле? ( )
Ответ: 1) 2) N = 3000.
Задача 4. На пути какой длины в вакууме уложится столько же длин волн монохроматического света, сколько их укладывается на пути мм в воде? ( ).
Ответ: мм.
Задача 5. Разность хода двух интерферирующих лучей монохро-матического света . Определить разность фаз колебаний.
Ответ:
Задача 6. Расстояние между двумя щелями в опыте Юнга мм, расстояние от щелей до экрана м, расстояние между максимумами яркости смежных интерференционных полос на экране мм. Определить длину волны источника монохроматического света.
Ответ: м.
Задача 7. В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника света мм, расстояние от них до экрана м. Длина волны мкм. Определить расстояние между смежными интерференционными максимумами на экране.
Ответ: мм.
Задача 8*. Пучок параллельных лучей с длиной волны мкм падает под углом 300 на мыльную пленку ( ). При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут: а) максимально ослаблены интерференцией? б) максимально усилены?
Ответ: а) мкм; б) мкм.
Задача 9*. Расстояние между вторым и первым темными кольцами Ньютона в отраженном свете 1 мм. Определить расстояние между десятым и девятым кольцами.
Ответ: мм.
Задача 10. Плоско-выпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину слоя воздуха там, где в отраженном свете с длиной волны мкм видно первое светлое кольцо Ньютона.
Ответ: мкм.
Задача 11. Расстояние между двумя источниками света в опыте Юнга мм. Расстояние от каждого источника до экрана м. Определить разность хода лучей, приходящих от источников в точку экрана, расположенную на расстоянии мм от центра интерференционной картины.
Ответ: м.
Задача 12*. На пленку топлива ( ) на поверхности воды ( ) падает пучок белого света. При какой наибольшей толщине пленки отраженный свет кажется зеленым ( мкм)?
Ответ: м.
Задача 13*. Определить толщину диэлектрической пленки, используемой в качестве зеркала в резонаторе гелиево-неонового лазера с длиной волны мкм. Показатель преломления пленки . Пленка напыляется на стекло ( ).
Ответ: м.
Задача 14*. На установке для наблюдения колец Ньютона был измерен в отраженном свете радиус третьего темного кольца. Когда пространство между плоскопараллельной пластиной и линзой заполнили жидкостью, то тот же радиус стало иметь кольцо с номером на единицу больше. Определить показатель преломления жидкости.
Ответ: .
Задача 15. Плоско-выпуклая стеклянная линза с радиусом кривизны см прижата к стеклянной пластинке выпуклой стороной. Диаметры десятого и пятнадцатого темных колец Ньютона в отраженном свете равны мм, мм. Определить длину волны света.
Ответ: м.
Задача 16. Установка для получения колец Ньютона освещается светом с длиной волны м, падающим по нормали к поверхности пластинки. Радиус кривизны линзы м. Пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнено жидкостью. Найти показатель преломления жидкости, если радиус третьего светлого кольца в проходящем свете равен 3,65 мм.
Ответ: .
Задача 17.Диаметры и двух светлых колец Ньютона соответственно равны 4 мм и 4,8 мм. Между этими кольцами расположены три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете с длиной волны м. Найти радиус кривизны плосковыпуклой линзы.
Ответ: м.
Задача 18*. Наблюдение в установке для получения колец Ньютона ведется в проходящем свете. Какое по порядку светлое кольцо, соответствующее линии м, совпадает со следующим светлым кольцом, соответствующим линии м?
Ответ: совпадают кольца m1 = 19 и m2 = 20.
Задача 19*. На экране наблюдается интерференционная картина от двух когерентных источников света с длиной волны м. Когда на пути одного из лучей поместили тонкую пластинку из кварца с показателем преломления , то интерференционная картина сместилась на 69 полос. Определить толщину кварцевой пластинки.
Ответ: м.
Задача 20*.Для уменьшения потерь света из-за отражения от поверхности стекла его покрывают тонким слоем вещества с показателем преломления ( - показатель преломления стекла). При какой толщине этого слоя отражательная способность стекла в направлении нормали будет равна нулю для света с длиной волны ?
Ответ: .
Задача 21. На пути луча, идущего в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной мм. На сколько изменится оптическая длина пути луча, если луч будет падать на пластинку под углом: 1) нормально; 2) 300?
Ответ: 1) 0,5 мм; 2) на 0,45 мм.
Задача 22. Расстояние между двумя когерентными источниками света ( мкм) равно 0,1 мм. Расстояние между светлыми полосами на экране в средней части интерференционных полос мм. Определить расстояние от когерентных источников до экрана.
Ответ: м.
Задача 23. На мыльную пленку ( ) падает нормально пучок лучей белого света. Какова наименьшая толщина пленки, если в отраженном свете она кажется зеленой ( мкм)?
Ответ: мкм.
Задача 24. Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой налита жидкость. Радиус восьмого темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете ( м) мм. Радиус кривизны выпуклой поверхности линзы м. Найти показатель преломления жидкости.
Ответ: .
Задача 25. На пути луча света поставлена пластинка стекла толщиной мм так, что угол падения луча . На сколько изменится оптическая длина пути луча? п = 1,5
Ответ: 450 мкм.
Задача 26. На мыльную пленку ( ) падает нормально монохроматический свет с длиной волны мкм. Отраженный свет в результате интерференции имеет наибольшую яркость. Какова наименьшая толщина пленки?
Ответ: мкм.
Задача 27. Радиус второго темного кольца Ньютона в отраженном свете мм. Определить радиус кривизны плоско-выпуклой линзы, взятой для опыта, если она освещается монохроматическим светом с длиной волны мкм .
Ответ: м.
Задача 28. Темной или светлой будет в отраженном свете тонкая пленка ( ), находящаяся в воздухе, если толщина пленки : а) б)
Ответ: а) темная; б) светлая.
Задача 29. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается белым светом, падающим нормально. 1) Найти радиус четвертого синего кольца ( м). Наблюдение ведется в проходящем свете. Радиус кривизны линзы равен 5 м. 2) Найти радиус третьего красного кольца ( м).
Ответ: 1) м; 2) м.
Задача 30. Какую наименьшую толщину должна иметь прозрачная пластинка ( ), чтобы при освещении ее перпендикулярными лучами с длиной волны нм она в отраженном свете казалась черной?
Ответ: нм.
Задача 31. Пучок белого света падает нормально на стеклянную пластинку ( ), толщина которой м. Какие длины волн, лежащие в пределах видимого спектра ( ... м), усиливаются в отраженном пучке?
Ответ: м.
Задача 32. На мыльную пленку ( ) падает белый свет под углом 450. При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут окрашены в оранжевый цвет ( м)?
Ответ: мкм.
Задача 33. В воде интерферируют когерентные волны с частотой Гц. Усилится или ослабнет свет в точке, если геометрическая разность хода лучей в ней равна 1,8 мкм? Показатель преломления воды равен 1,33.
Ответ: .
Задача 34. Длина волны когерентных лучей 540 нм. Источники когерентных лучей удалены от некоторой точки на экране на расстояние м и м. Какая интерференционная картина будет наблюдаться в этой точке экрана?
Ответ: .
Задача 35.Установка для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете освещается монохроматическим светом λ = 5·10-7 м, падающим нормально. Пространство между линзой и пластинкой заполнено водой (n = =1,33). Найти толщину слоя воды в том месте, где наблюдается третье светлое кольцо.(nст = 1,5).
Ответ: d = 4,7 · 10-7 м.
Задача 36. Если в опыте Юнга на пути одного из интерферирующих лучей поместить перпендикулярно этому лучу тонкую стеклянную пластинку (п = 1,5), то центральная светлая полоса смещается в положение, первоначально занимаемое пятой светлой полосой. Длина волны l = =0,5 мкм. Определите толщину пластинки.
Ответ: d = 5 мкм.
Задача 37.Определите, во сколько раз изменится ширина интерференционных полос на экране в опыте с зеркалом Френеля, если фиолетовый светофильтр (0,4 мкм) заменить красным (0,7 мкм).
Ответ: .
Задача 38.На плоскопараллельную пленку с показателем преломления п = 1,33 под углом і = 45° падает параллельный пучок белого света. Определите, при какой наименьшей толщине пленки зеркально отраженный свет наиболее сильно окрасится в желтый цвет (l = 0,6 мкм).
Ответ: d = 133 нм.
Задача 39.Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны l = 0,55 мкм, падающим нормально. Определите толщину воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой в том месте, где в отраженном свете наблюдается четвертое темное кольцо.
Ответ: d = 1,1 мкм.
Задача 40.Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны l = 0,6 мкм, падающим нормально. Пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнено жидкостью, и наблюдение ведется в проходящем свете. Радиус кривизны линзы R = 4 м. Определите показатель преломления жидкости, если радиус второго светлого кольца r = 1,8 мм.
Ответ: п = 1,48.
Задача 41.Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим нормально. При заполнении пространства между линзой и стеклянной пластинкой прозрачной жидкостью радиусы темных колец в отраженном свете уменьшились в 1,21 раза. Определите показатель преломления жидкости.
Ответ: п = 1,46.
Задача 42.На линзу с показателем преломления п = 1,58 нормально падает монохроматический свет с длиной волны l = 0,55 мкм. Для устранения потерь света в результате отражения на линзу наносится тонкая пленка. Определите: 1) оптимальный показатель преломления для пленки; 2) толщину пленки.
Ответ: 1) пп = 1,26; 2) d = 109 нм.