При решении задач по геометрической оптике

рекомендуется:

- нарисовать ход лучей в оптической системе (желательно с помощью линейки), показать при этом различными линиями лучи, которые образуют действительные изображения, и продолжения лучей, которые образуют мнимые изображения;

- записать формулы, выражающие законы геометрической оптики, а также соотношения, которые следуют из геометрических построений;

- провести алгебраические преобразования, решить полученную систему уравнений и найти искомую величину.

При решении задач по волновой оптике рекомендуется:

- определить оптическую разность хода между интерферирующими лучами, записать условия максимумов и минимумов интенсивности в интерференционной картине, определить искомые величины из этих соотношений;

- записать условия главных максимумов для дифракции на дифракционной решетке, дополнить их необходимыми геометрическими соотношениями и определить искомые величины. При этом следует учитывать, что дифракционная картина симметрична относительно центрального максимума.

Задачи для самостоятельного решения

1.1.На расстоянии 0,5 м от точечного источника света расположен непрозрачный диск, за которым находится экран. Определить расстояние между диском и экраном, если радиус круговой тени на экране в 3 раза больше радиуса диска.

Ответ: 1.

1.2.На расстоянии 4,1 м от экрана находится точечный источник света. Найти площадь тени от непрозрачного квадрата со стороной 0,1 м, параллельно экрану. Центр квадрата находится на расстоянии 2,05 м источника света и экрана.

Ответ: 0,04.

1.3.Луч света падает на систему из двух взаимно перпендикулярных зеркал. Угол падения на первое зеркало равен 17^о. Отражаясь от первого зеркала, луч падает на второе. Определить в градусах угол отражения луча от второго зеркала.

Ответ: 73

1.4.Лазерный луч падает на поверхность стекла, образуя с ней угол 60^о. Чему равен синус угла отражения?

Ответ: 0,5.

1.5.Угол падения светового луча на границу раздела двух сред равен 60^о. Преломленный луч составляет с нормалью угол 40^о. Определить в градусах угол между отраженным и преломленным лучами.

Ответ: 80.

1.6.Какова должна быть минимальная высота плоского зеркала, чтобы человек мог увидеть себя в нем в полный рост? Рост человека принять равным 1,76 м.

Ответ: 0,88.

1.7.Синус угла падения светового луча из воздуха в жидкий сероуглерод равен 0,8. Найти в градусах угол между лучом в сероуглероде и его поверхностью, если коэффициент преломления сероуглерода равен 1,6.

Ответ: 60.

1.8.Луч света падает из воздуха на границу раздела с веществом, в котором скорость света равна 1,5^.10⁸ м/с. Определить во сколько раз синус угла падения больше синуса угла преломления.

Ответ: 2.

1.9.Какой путь проходит световой луч в воде с показателем преломления 4/3 за время равное 0,1 мкс?

Ответ: 22,5.

1.10.Предмет находится на расстоянии 30 см от собирающей линзы, а его действительное изображение на расстоянии 75 см от линзы. Определить линейное увеличение линзы.

Ответ: 2,5.

1.11.Фокусное расстояние линзы равно минус 40 см. Чему равна оптическая сила линзы?

Ответ: -2,5.

1.12.Оптическая сила линзы равна 2,5 дптр. Определить предельно большое расстояние между предметом и линзой, при котором получается прямое изображение предмета.

Ответ: 0,4.

Примерный перечень тестовых заданий:

1. По современным представлениям свет – это:

1. поток элементарных частиц

2. механические колебания

3. электромагнитные волны

4. механические волны

5. поперечные волны

2. Как распространяется свет в оптически однородной прозрачной среде?

1. прямолинейно и с постоянной скоростью

2. ускоренно

3. чем дальше от источника, тем скорость замедляется

4. равнопеременно

5. мгновенно

3. Абсолютный показатель преломления среды определяется по формуле

1. 2. 3. 4. 5.

4. Относительный показатель преломления определяется по формуле

1. 2. 3. 4. 5.

5. Какие линзы называются собирающими?

1. изменяют расходящиеся и параллельные лучи на сходящиеся

2. преломляют лучи

3. не изменяют параллельности

4. не преломляют

5. лучи расходятся

6. Какое свойство света подтверждают явление интерференции

1. волновую природу

2. свет – это луч

3. преломление

4. прямолинейность распространения

5. монохроматичность

7. Какие световые волны называются когерентные?

1. одинаковой амплитуды

2. одинаковыми частотами и постоянной разностью фаз во времени

3. излучаются одним источником

4. излучаются в одном направлении

5. излучаются через равные промежутки времени

8. Изменяется ли длина световой волны при переходе света из вакуума в прозрачную среду?

1. нет, никогда

2. да

3. зависит от мощности

4. длина волны всегда ровна нулю

5. меняется только частота

9. Если обозначить длину световой волны в вакууме через l₀, n – показатель преломления, то длина волны в данной среде определяется по формулу

1. 2. 3. 4. 5.

10. Какая величина называется оптической силой линзы?

1. обратная фокусному расстоянию

2. фокусное расстояние

3. линейный размер изображения

4. расстояние от линзы до изображения

5. отношения высот предмета и изображения

10. Одинакова ли скорость красного и фиолетового света в вакууме?

1. нет

2. да, она равна 3×10⁸ м/с

3. зависит от частоты

4. зависит от длины волны

5. зависит от направления распространения

11. Явление зависимости показателя преломления вещества от частоты падающего света называется:

1. интерференция.

2. дифракция.

3. дисперсия.

4. поляризация.

5. преломление

12. Интерференция света – это:

1. усиление освещенности поверхности в результате положения световых волн от двух любых источников света.

2. усиление или ослабление освещенности в результате положения только когерентных волн.

3. огибание световыми волнами препятствий.

4. Разложение белого света в спектр.

5. отражение света от зеркала

13. Явление вырывания электрона из поверхности металла при падении на него света называется:

1. интерференция.

2. фотоэффект.

3. поляризация.

4. дисперсия.

5.

14. Условие интерференционного максимума при дифракции света через плоскую решетку имеет вид:

1) 2) 3) 4) 5.

15. При прохождении света через два поляроида скрещенных под углом j интенсивность поляризованного света изменяется по закону:

1) 2) 3) 4) 5.

16. Разложение белого света в спектр при прохождении его через стеклянную трехгранную призму является следствием:

1 интерференции света.

2. дисперсии.

3. поляризации.

4. дифракции.

5. фотоэффект.

17. Явление отступления распространения света от закона прямолинейности называется:

1. дисперсия.

2. интерференция.

3. дифракция.

4. фотоэффект.

5. интерференции света.

18. Радужная окраска масляных пятен на поверхности мокрого асфальта есть следствие:

1. интерференции света.

2. поляризации света.

3. дисперсии света.

4. дифракции света.

5. отражение

19. На дифракционную решетку нормально падает монохроматический свет, угол, под которым виден максимум второго порядка:

1. 2. 3. 4. 5.

20. Являются ли радиоволны электромагнитным излучением?

1. да

2. нет

3. упругие волны

4. продольные волны

5. поперечные волны

21. Какое тело называется абсолютно черным?

1. отражающее излучение всех частот

2. поглощающее излучение всех частот

3. которое не излучает

4. не нагревается

5. всегда нагретые

21. Какие явления наблюдаются при взаимодействии света с веществом?

1. только отражение

2. только преломление

3. только нагревание

4. свет не взаимодействует с веществом

5. отражение, преломление, поглощение, возбуждение и ионизация молекул, рассеивание

22. Существует ли фотоэффект в металлах?

1. да

2. нет

3. иногда

4. зависит от температуры

5. зависит от формы поверхности

23. Какое явление называется внешним фотоэффектом?

1. вырывание электронов с поверхности металлов и жидкостей под действием квантового света

2. нагревание

3. кипение

4. ионизация

5. намагничивание

24. Какое тело обладает наибольшей излучательной способностью?

1. белое

2. черное

3. серое

4. красное

5. зеленое

25. Что такое энергетическая светимость тела?

1. суммарная энергия электромагнитных волн разных частот излучаемых с единицы площади за единицу времени

2. вся поглощаемая энергия

3. степень нагретости тела

4. быстрота нагревания

5. быстрота охлаждения

26. Какое излучение называется тепловым?

1. излучение ядрами атомов

2. излучение с поверхности

3. излучение за счет внутренней энергии

4. излучение электрической энергии

5. излучение магнитной энергии

27. По какой формуле определяется энергия кванта света?

1. 2. 3. 4. 5.

28. В чем различие между внешним и внутренним фотоэффектом?

1. при внешним – электроны вырываются из вещества, а при внутренним – остаются внутри

2. различий нету

3. внешний – вырывание атомов, внутренний – соединение атомов молекулы

4. при внешнем не происходит ионизации

5. при внутреннем не происходит ионизации

29. Явление вырывания электрона с поверхности металла под действием света называется:

1. интерференция

2. поляризация

3. фотоэффект

4. дисперсия

5. дифракция

30. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:

1. 2. 3. 4. 5.

31. Почему явления фотоэффекта имеют красную границу?

1. энергия связи электронов с ядрами у разных веществ различная

2. различие цветов тел

3. зависит от состояния тела

4. зависит от формы тела

5. зависит от площади поверхности

32. В чем заключается физическая сущность постулата Бора?

1. атом состоит из ядра

2. атомы могут находится только в определенных состояниях, каждому из которых соответствует определенное значение энергии

3. атомы не разделимы

4. молекула состоит из атома

5. молекулы не разделимы

33. Атом водорода из основного состояния с энергией Е₀ перешел в возбужденное состояние с энергией Е_1, частота фотона вызвавшего этот переход

1. 2. 3. 4. 5.

34. При каком условии электрон, связанный с атомом, не излучает?

1. находится внутри ядра

2. находится на стационарной орбите

3. находится в возбужденном состоянии

4. атом не нагрет

5. атом не находится в электрическом поле

35. Что такое активность радиоактивного распада?

1. это число атомов распавшихся за одну секунду

2. общее число всех распавшихся атомов (ядер)

3. это общая энергия всех распавшихся ядер

4. активность определяется массой радиоактивного вещества

5. активность всегда постоянна

36. Что такое естественная радиоактивность?

1. разделение атомов на ионы, в результате какого либо процесса

2. явление самопроизвольного распада ядер атомов урана, тория и радия с образованием новых ядер и выделением a, b, g излучения.

3. это поток нейтронов

4. слияние двух ядер различных элементов

5. химическая реакция

37. Можно ли ускорить самопроизвольный распад ядер?

1. да, если их нагреть

2. да, если их облучить светом

3. нет

4. да, если атомы ионизировать

5. да, если ядра ускорить в ускорителе элементарных частиц

38. Что такое изотопы?

1. это атомы химически похожих веществ

2. атомы, ядра которых имеют различное число нейтронов, но одинаковое число протонов

3. атомы которых имеют одинаковое число электронов

4. атомы, у которых число протонов и нейтронов одинаковые

5. атомы, у которых нет протонов

39. Наибольшей проникающей способностью обладают:

1. a – лучи

2. b – лучи

3. g – лучи

4. проникающая способность зависит от температуры тела.

5. зависит от плотности вещества

40. Основное свойство элементарных частиц.

1. способность превращаться друг в друга

2. способность взаимодействовать друг с другом

3. способность отталкиваться друг от друга

4. способность притягиваться друг к другу

5. способность химически соединяться друг с другом

Рекомендуемая для подготовки ЛИТЕРАТУРА

1. Т р о ф и м о в а Т. И. Курс физики / Т. И.Трофимова. – М.: Высш. шк.,1980.

2. С а в е л ь е в И. В. Курс общей физики./ И. В.Савельев.Т.1-3. – М.: Наука, 1987.

3. Д е т л а ф А. А. Курс физики./ А. А. Детлаф, Б. М. Яворский, Л. Б. Милковская. Т.1– 3. – М.:Высш. шк.,1979.

4. С и в у х и н Д. В. Общий курс физики.. / Д. В. Сивухин. Т.1– 5, –М.:Наука,1986.

5. В е т р о в а В.Т. Сборник задач по физике: с индивидуал заданиями: учеб.пособие для вузов / В. Т. Ветрова. – Мн.:Высш.шк., 1991.

6. В о л ь к е н ш т е й н В.С. Сборник задач по общему курсу физики. /В. С. Волькенштейн.– М.:Наука, 1985.

7. Физика для втузов. Механика. Молекулярная физика: учеб. пособие / И. И. Наркевич, Э. И. Волмянский, С. И. Лобко.– Мн.: Выш. шк., 1992.

8. Физика для втузов. Электричество и магнетизм. Оптика. Строение вещества: учеб. пособие/ И. И. Наркевич, Э. И. Волмянский, С. И. Лобко. –Мн.: Выш. шк., 1994.

9. Х а й к и н С. Э. Физические основы механики / С. Э. Хайкин. – М.: Наука, 1977.

10. К а л а ш н и к о в С. Г. Электричество / С. Г. Калашников. – М.: Наука, 1977.

11. Б у т и к о в Е. Н. Оптика / Е. Н. Бутиков. – М.: Высш. шк., 1987.

12. Т а р а с о в Л. В. Основы квантовой механики/ Л. В. Тарасов. –М.: Высш. шк., 1978.

13. С а в е л ь е в И. В. Сборник вопросов и задач по общей физике/ И. В. Савельев.–М.: Наука, 1982.

14. С е н а А. А. Единицы физических величин и их размерности/ А. А. Сена –М.: Наука, 1980.

Ведущий преподаватель Чубукова Т.М.