Задачи 12 клас

Решаването на проблемите на геометричната оптика, определението на параметрите на светлина
(Електромагнитна) вълни и вълнови процеси ще бъдат полезни както студенти и кандидати

Optikoynazyvaetsya клон на физиката. където изследваните явления и отношенията, свързани с появата, разпространението и взаимодействието на светлината с материята на електромагнитните вълни.
Светлинни вълни включват електромагнитни вълни по скалата на огромен диапазон разположена зад ultrashort милиметър радиовълни и удължаване на най-късите гама лъчи - електромагнитни вълни с дължина на вълната λ по-малко от 0.1 пМ (1 пМ = 10 -9 m).
Оптика могат да бъдат разделени в две подраздели: геометричната (Ray) и физически (вълна).

Успешното решаване на проблеми, свързани с оптика на първо място зависи от познаването на основните определения и закони на геометрията.
----------------------------------------------------------------------------------------------------
геометрични (лъчи) оптиката на

1. Rectilinear разпространение на светлината
геометрични (лъчи) оптика Разгледаните закони на разпространение на светлината в прозрачна среда въз основа на представяне на светлина като множество светлинни лъчи - линиите, по които светлинната енергия на електромагнитните вълни. В геометричната оптика не взема под внимание вълна имоти изгревите свързаните difraktsionnyeyavleniya.

Сряда, наречена оптически хомогенен, ако му коефициент на пречупване е един и същ навсякъде. В едно оптично хомогенни средни прости лъчи: в тази среда, светлина пътува в прави линии. Това се потвърждава от феномена на образуването на сенки.
Снопчета от светлинните лъчи пресичат не пречат и разпространяват след преминаване независимо.

2. Когато светлинните лъчи попадат върху идеално планарни границата между две медии, чиито размери са много по-голяма от дължината на вълната, има явления на размисъл и пречупване на светлината.
Посоката на разпространение на светлината се променя при прехода си във втората среда, с изключение перпендикулярно падане на лъчите на интерфейса.
Padeniyaα ъгъл е ъгълът между падащата светлина и нормалата към интерфейса, в точката на падане vosstavlennym О.

ъгъл на отражение γ е ъгълът между отразения лъч и перпендикуляра към същото.
Ъгъл на пречупване β е ъгълът между пречупен лъч и перпендикуляра към същото.

3.Absolyutnym индекс на рефракция на средата е съотношението на светлина скорост във вакуум до светло скорост υ в средата

Тук ε и μ - диелектрична константа и пропускливост на средата, μ≈1 за nonferromagnetic среда. За всеки носител, различен от вакуум, п> 1.

стойност п зависи от честотата ню и състоянието на средата на светлина (неговата плътност и температура).
За газове при нормални условия на п ≈1.
В анизотропна sredahn това зависи от посоката на разпространение на светлината и поляризация.

4. Относителните индексите prelomleniyan21 втора течност спрямо първата е съотношението на светлина скорост υ 1 и υ 2, съответно, в първия и втория медиите:

където N1 и N2 - абсолютните отражателните характеристики на първия и втория медиите.
Ако N21> 1, втората среда се нарича оптично плътен от първата среда.

5. Законите на отражение на светлината:

а) лъч инцидент и отразения лъч е перпендикулярна на интерфейса на две среди, vosstavlenny в точката на падане лежат в една равнина.

б) Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане: α = γ.

закони отражение са валидни в обратната посока на движение на светлинните лъчи. Beam посадъчен по пътя на отразените, се отразява по пътя на падналия лъч (обратимост на светлинните лъчи).

Отражение на светлината, която отговаря на тези закони, наречен огледалото. Ако условието за огледално отражение не е изпълнено, законите за размисъл са несправедливи и отразената светлина се нарича дифузно.

6. Законите на пречупване на светлината:

а) падащите лъчи пречупени от и перпендикулярна на интерфейса на две среди, vosstavlenny в точката на падане лежат в една равнина.

б) Съотношението на Sines на ъгли на падане и пречупване е константа равна на относителната пречупване на двете среди (пречупване на светлината):

инциденти и пречупени лъчи са взаимно обратими: ако падналия лъч ще бъде пуснат в посока на пречупен лъч на пречупен лъч ще отиде в посока на инцидента.

7. Законите на размисъл и пречупване на светлината са валидни за хомогенен изотропно медии в отсъствието на поглъщане на светлината.

8. пречупване на светлина зависи от оптичните свойства на носителя, в която се простира.

Ако светлината преминава от оптично-малко плътна среда на оптично-плътен, ъгълът на пречупване е винаги по-малък от ъгъла на падане, така че пречупен лъч е в близост до перпендикулярна vosstavlennomu до границата между двете медии.

Ако светлината се разпространява в оптично плътна среда, като например стъкло, и преминава в оптично-малка плътност, като в въздуха, пречупена светлина 1 'се отклонява от перпендикулярна vosstavlennogo до границата между двете медии.

Както ъгъл увеличава инциденти и ъгълът на пречупване. В определен ъгъл на падане α 0 на светлинния лъч 2 'се плъзга по протежение на разделителната повърхност между две среди.

Ъгълът на пречупване β в този случай е 90 °. С допълнително увеличаване на ъгъла на падане на греди пречупена греди изчезва и всички светлинния лъч 3 е отразено от интерфейса на двете медии вътре границата на прозореца 3 '.

А явление, при което светлина, падаща върху интерфейса между две прозрачни медии, напълно отразена от това се нарича пълно вътрешно отражение.

Ъгълът на падане на която светлинния лъч пречупена слайдове по интерфейса на две среди, наречен ограничаване ъгъла на пълно вътрешно отражение (ъгъл α 0 в схемата по-горе).
В граница ъгъл на пълно вътрешно отражение ъгъл на пречупване β = 90 °, след това, в съответствие със закона на пречупване:

9. При преминаване през призмата на многоцветни бяла светлина на екрана, монтиран зад призмата, налице е видима с цветовете на дъгата лента, състояща се от седем цвята, които се нарича дисперсия спектър.
Най-близко до основата на призмата се компенсират виолетовите лъчи, по-малко - в червено. Така че, цветни светлинни лъчи се пречупват призма по различен начин. Това може да се обясни само с факта, че индексът на рефракция на материала на строителството на призмата за греди с различни цветове са различни.
Да означим индекса на пречупване на стъклото, която е направена от призма за червено n1 на светлинния лъч. и за лилаво - N2. Тъй като лилаво призма лъч се отклонява по-силна от червено, след това n2> n1. Като се има предвид, че

Това неравенство може да се запише като:

където V 1> υ 2. (υ до> о т), т.е. червен светлинен лъч се разпространява вътре призмата на по-висока скорост от лилаво. Следователно, скоростта на разпространение на светлината в едно и също вещество варира и зависи от дължината на вълната.
скорост зависимост от светлинните вълни на дължината на вълната се нарича дисперсия на светлина.
Поради дисперсия в преминаването на светлина от една среда в друга дължина на вълната е пряко пропорционална на скоростта размножаване.

Тъй като дължината на вълната на излъчване е пряко пропорционална на размножаване скорост, ние се с абсолютен пречупване на друг формула:

където λ0 дължина на вълната във вакуум.
---------------------------------------------------------------------------------------------------- Физични (вълна) оптика

1. Разпределението на енергия в намесата
При охлаждане вълни всяка друга енергия не се превръща в други форми (например, топлина). Присъствието на най-малко в даден момент на модела за намеса означава, че енергията не идва тук изобщо. Поради смущения енергия преразпределение на среща в пространството. Тя не се разпределя равномерно върху всички частици на средата, и е концентрирана в максимуми се дължи на факта, че спадовете не са приложени.

2. Условия за максимумите на решетката на дифракция:

където г - решетка константа, φ - ъгълът на дифракция, к = 0, 1, 2 - цел на спектъра, λ - дължина на вълната.

се върне в техника за решаване на проблеми

Решаването на проблемите, изброени по-долу, ще бъде в състояние да разбере по-добре същността на процесите на вълна

Скоростта на светлината. Дължината на вълната светлина

1. Дължината на червената светлина във въздуха е 700 пМ. Каква е дължината на вълната на светлината във водата? 1.33 коефициент на пречупване на вода.

2. Каква е дължината на жълта светлина на вълни натриев пара в чашата с индекс на отражение 1.56? Дължината на вълната светлина във въздуха е равна на 589 пМ.

3. Дължина на натриев жълта светлина дължина на вълната във вакуум от 590 нм и 442 нм във вода. Каква е пречупване на вода за този свят?

4. Дължината на вълната, съответстваща на червено спектрална линия от водород, вакуум е 656,3 нм. Намерете дължината на вълната на светлината в стъкло, ако индексът на пречупване на стъкло за светлината, равен на 1,6.

Необходимо е 5. Колко време да EM вълни, излъчвани от предавателя на космически кораб "Касини", който се намира в орбита около Сатурн, за да достигне до Земята, ако разстоянието между тях е 1279.4 × 10 6 km?

6. На повърхността на вода капки червен светлинен лъч, чиято дължина на вълната е 760 пМ. Каква е дължината на вълната на светлината във водата? Индекс на рефракция на вода за червена светлина 1.33.

7. Колко дълго ponazhobitsya светлина да премине от Слънцето до Земята, ако разстоянието между тях е 150 × 10 6 km?

8. Каква е скоростта на светлината, ако разстоянието до Луната, равна на 3,84 х 10 5 km, той преминава над 1,28?

Смущения и дифракция на светлината

1. Виж най-голямата цел спектър за жълт натриев линия дължина на вълната 589 нм, ако периодът на решетката е 2 микрона.

2. може да се намесва светлинни вълни, идващи от два електрически крушки?

3. Използване на дифракционна решетка с период от 0.02 mm, получени от първия дифракционен образ на разстояние от 3,6 cm от центъра на разстояние 1.8 m от решетката. Намерете дължината на вълната на светлината.

4. Разликата пътя на две греди кохерентни светлинни източници sohodyaschihsya в някакъв момент,
δr = 1,5 · 10 -6 m Какво ще се случи в този момент -. отслабване или усилване на светлината? Дължината на вълната на светлината λ = 6 · 10 -7 m.

5.Dlina вълна жълта светлина на натриев пара е 589 пМ. трети дифракция прорез изображение при осветяване със светлина решетка натриев пара оказа разстояние от центъра на изображението на разстояние от 16,5 см от мрежата и е 1,5 м. Това е решетка периода?

6. Защо конче крила са с преливащи се цветове за оцветяване? Защо има цветовете на дъгата лента на тънък слой на керосин, плаващи на повърхността на водата?

7. Виж най-високия ред спектър литиев червената линия с дължина на вълната 671 нм ако решетка период от 0.01 мм.

8. Използване Fresnel огледални ресни, получени с помощта на червена светлина. Как да променя разстоянието между краищата на интерференцията, ако използваме виолетова светлина?

9. спектър се получава при използване на дифракционна решетка с период на 0,005 мм.
Вторият изображение дифракция, получена на разстояние от 7,3 cm от центъра и на разстояние 113 см от решетката. Определяне на светлина дължина на вълната.

10. Това, което е разликата между моделите на смущения, получени в отразена и преминаваща светлина?

11. Дължината на калий на червена светлина дължина на вълната 768 нм пара. разстояние от центъра на процеп образа на първия решетката към изображението на дифракция на 13 см от решетка 200, за да видите снимката на ТЕЦ. Намерете решетка период.

12. две леки вълни насложени един върху друг в определен регион на място, са взаимно анулирани. Означава ли това, че светлинната енергия се превръща в други форми?

се върне в техника за решаване на проблеми