Задания для самостоятельного решения

I вариант

1. Найти радиусы  первых пяти зон Френеля, если расстояние от источника света до волновой поверхности 1 м, расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения 1 м. Длина волны света 500 нм.

2. Диск из стекла (n =1,7) закрывает 1,5 зоны Френеля для длины волны 5000 Ǻ. При какой минимальной толщине диска освещенность в центре дифракционной картины максимальна?

3. Постоянная дифракционной решетки 2 мкм. Какую разность длин волн  может разрешить эта решетка в области желтых лучей  в спектре второго порядка? Ширина решетки 2,5 см.

4. Угловая дисперсия дифракционной решетки для  в спектре первого порядка . Найти период дифракционной решетки.

5. На дифракционную решетку нормально падает пучок света от разрядной трубки, наполненной гелием. На какую линию  в спектре третьего порядка накладывается красная линия гелия  спектра второго порядка?

 

II вариант

1. Найти радиусы  первых пяти зон Френеля для плоской волны, если расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения 1 м. Длина волны света 500 нм.

2. Дифракционная картина наблюдается на расстоянии 4 м от точечного источника монохроматического света ( ). Посередине между экраном и источником света помещена диафрагма с круглым отверстием. При каком радиусе отверстия центр дифракционных колец, наблюдаемых на экране, будет наиболее темным?

3. Какова должна быть постоянная дифракционной решетки, чтобы в первом порядке были разрешены линии спектра калия  и ? Ширина решетки 3 см.

4. Чему равна интенсивность максимума третьего порядка при дифракции на решетке с периодом 6 мкм и шириной щели 2 мкм?

5. На дифракционную решетку нормально падает пучок света. При повороте трубы гониометра на угол  в поле зрения видна линия  в спектре третьего порядка. Будут ли видны под этим же углом  другие спектральные линии, соответствующие длинам волн в пределах видимого спектра (от 400 нм до 700 нм)?

 

III вариант

1. Свет от монохроматического источника  падает нормально на диафрагму с диаметром отверстия 6 мм. За диафрагмой на расстоянии 3 м от нее находится экран. Какое число зон Френеля укладывается в отверстие диафрагмы? Каким будет центр дифракционной картины на экране: темным или светлым?

2. Свет с длиной волны 6000 Ǻ падает нормально на экран с круглым отверстием диаметром 1,2 мм .На расстоянии 18 см. за экраном в центре дифракционной картины наблюдается темное пятно. На какое минимальное расстояние надо передвинуть экран, чтобы снова наблюдать темное пятно?

3. Какова должна быть постоянная дифракционной решетки, чтобы в первом порядке был разрешен дублет натрия  и . Ширина решетки 2,5 см

4. Постоянная дифракционной решетки 2,5 мкм. Найти угловую дисперсию  решетки для  в спектре первого порядка.

5. На дифракционную решетку нормально падает пучок света. Натриевая линия ( ) дает в спектре первого порядка угол дифракции . Некоторая линия дает в спектре второго порядка угол дифракции . Найти длину волны  этой линии и число штрихов на единицу длины решетки.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Вопросы к коллоквиуму

1. Естественный свет. Поляризованный свет

a) линейно (плоско) поляризованный,

b) циркулярно (по кругу) поляризованный,

c) эллиптически поляризованный,

d) частично поляризованный.

2. Плоскость колебаний и плоскость поляризации. Поляризаторы. Плоскость пропускания поляризатора.

3. Закон Малюса. Как изменяется интенсивность света при прохождении через два поляризатора? При вращении одного из поляризаторов вокруг луча?

4. Степень поляризации частично поляризованного света.

5. Формулы Френеля (вывод для перпендикулярной компоненты).

6. Интенсивность отраженного луча и степень его поляризации. Коэффициент отражения. Закон Брюстера (угол Брюстера). Изменение фазы светового вектора при отражении:

a) от оптически более плотной среды

b) от оптически менее плотной среды

7. Интенсивность преломленного луча и степень его поляризации. Коэффициент прохождения. Стопа Столетова.

8. Двойное лучепреломление. Поляризация при двойном лучепрелом­лении. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Одноосные крис­таллы: оптическая ось, плоскость главного сечения, волновые поверхности обыкновенного и необыкновенного лучей.

9. Поляризация света при прохождении через кристаллические пластинки

a) в 1/4 волны

b) в 1/2 волны

10. Интерференция поляризованных лучей (кристаллическая пластинка в скрещенных и параллельных поляризаторах).

11. Искусственная оптическая анизотропия.

12. Вращение плоскости поляризации (эксперимент и теория). Сахариметрия.

 

 

Задачи к коллоквиуму

1. Под каким углом  к горизонту должно находится Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности озера, были наиболее полно поляризованы?

(Ответ: 37⁰)

2. Найти коэффициент отражения и степень поляризации отраженных лучей при падении естественного света на стекло ( ) под углом 45⁰. Какова степень поляризации преломленных лучей?

(Ответ: 5%, 84%, 4,2%)

3. Найти угол  между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность естественного света, проходящего через поляризатор и анализатор, уменьшается в 4 раза.

(Ответ: 45⁰)

4. Угол полной поляризации при падении лучей на поверхность некоторой жидкости оказался равным . Что это за жидкость?

5. Пучок поляризованного света ( ) падает на пластинку исландского шпата перпендикулярно к его оптической оси. Найти длины волн обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле, если показатель преломления исландского шпата для обыкновенного и для необыкновенного лучей равны 1,66 и 1,49 соответственно.

(Ответ: 355 нм, 395 нм)

6. Как отличить естественный свет от плоско-поляризованного?

7. Как отличить естественный свет от поляризованного по кругу?

8. Как отличить эллиптически поляризованный свет от частично поляризованного?

 

Вопросы к лабораторным работам

I.  «Качественное исследование поляризованного света»

1. Показать, что при падении под углом Брюстера преломленный и отраженный лучи взаимоперпендикулярны. Объяснить физи­чески причину поляризации отраженного луча в этом случае.

2. Укажите состояния поляризации отраженного пучка для слу­чаев падения на диэлектрик под углом Брюстера:

   а) естественного света

   б) света, поляризованного в плоскости падения

   в) света, поляризованного в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

3. Как оценить степень поляризации частично-поляризованного света?

4. Как найти для данного поляризатора плоскость колебаний пропускаемого им света?

5. На чем основано действие поляризационных призм?

6. Что представляет собой поляроид? Как устроена стопа Столетова?

7. В каких случаях говорят об искусственной анизотропии?

II. «Определение концентрации сахара в растворе сахариметром»

1. Устройство и принципы действия сахариметра.

2. Построение поверхности волновых фонтов для характерных случаев распространения света в анизотропной среде (кристалле).

3. Что такое удельное вращение?

4. В чем сущность полутеневого метода?

5. Какие вещества называются оптически активными?