Контрольная работа №3 физика ИжГТУ

в начало

Интерференция света.

1. Расстояние между двумя щелями в опыте Юнга 1 мм, расстояние от щелей до экрана 3 м, расстояние между максимумами смежных интерференционных полос на экране 1.5 мм. Определить длину волны источника монохроматического света.

2. Плоская световая волна падает на бизеркала Френеля, угол между которыми 2'. Определить длину волны, если ширина интерференционной полосы на экране 0.55 мм.

3. Расстояние от бипризмы Френеля до узкой щели и экрана равны соответственно 25 см и 100 см. Бипризма стеклянная, с преломляющим углом 20'. Найти длину волны, если ширина интерференционной полосы 0.55 мм.

4. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга 1 м. Определить расстояние между щелями, если на отрезке длиной 1 см укладывается 10 темных интерференционных полос. Длина волны 0.7 мкм.

5. В установке Юнга расстояние между щелями 1.5 мм, а экран расположен на расстоянии 2 м от щелей. Определить расстояние между интерференционными полосами на экране, если длина волны монохроматического света 670 нм.

6. Видимый свет с самой короткой длиной волны падает на две щели, находящиеся на расстоянии 28 мкм друг от друга. Щели и экран, отстоящий от них на расстоянии 18.5. см, погружены в воду. Определить расстояние между интерференционными полосами на экране.

7. Свет с длинами волны 520 нм и 660 нм проходит через две щели, расстояние между которыми 0.5 мм. На какое расстояние смещены друг относительно друг друга интерференционные полосы второго порядка для этих волн на экране, расположенном на расстоянии 1.5 м?

8. На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить максимальную толщину пленки, если показатель преломления материала пленки 1.4.

9. На мыльную пленку с показателем преломления 1.3 падает нормально пучок лучей белого света. Какова наименьшая толщина пленки, если в отраженном свете она кажется зеленой? Длина волны зеленого света 550 нм.

10. На тонкий стеклянный клин падает нормально монохроматический свет. Двугранный угол между поверхностями клина 2'. Показатель преломления стекла 1.55. Определить длину световой волны, если расстояние между смежными интерференционными максимумами в отраженном свете 0.3 мм.

11. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинами положили очень тонкую проволочку. Проволочка находится на расстоянии 75 мм  от линии соприкосновения пластинки и ей параллельна. В отраженном свете с длиной волны 400 нм на верхней пластинке видны интерференционные полосы. Определите толщину проволоки, если на протяжении 30 мм насчитывается 16 светлых полос.

12. Плосковыпуклая линза с фокусным расстоянием 1 м лежит выпуклой стороной на стеклянной пластинке. Радиус пятого темного кольца Ньютона в отраженном свете 1.1 мм. Определить длину световой волны.

13. Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину слоя воздуха там, где в отраженном свете с длиной волны 0.6 мкм видно первое светлое кольцо Ньютона.

14. Плосковыпуклая линза с оптической силой 2 дптр лежит выпуклой стороной на стеклянной пластинке. Радиус четвертого темного кольца Ньютона в проходящем свете 0.7 мм. Определить длину световой волны.

15. Диаметры двух светлых колец Ньютона 4 и 4.8 мм. Порядковые номера колец не определялись, но известно, что между двумя измеренными кольцами расположено три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете с длиной волны 500 нм. Найти радиус кривизны плоско-выпуклой линзы.

16. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается светом от ртутной дуги, падающим нормально. Наблюдение ведется в проходящем свете. Какое по порядку светлое кольцо, соответствующее линии 579.1 нм, совпадает со следующим светлым кольцом, соответствующим линии 577 нм?

17. Установка для получения колец Ньютона в отраженном свете освещается монохроматическим светом, падающим нормально. После того как пространство между линзой и пластинкой заполнили жидкостью, радиусы темных колец уменьшились в 1.25 раза. Найдите показатель преломления жидкости.

18. При нормальном падении света с длиной волны 450 нм на плосковыпуклую линзу, находящуюся на плоской стеклянной поверхности, наблюдатель видит 33 светлых и 33 темных кольца Ньютона. На сколько линза толще в центре, чем по краям?

19. Плоско-выпуклая линза с радиусом кривизны 12.5 см прижата к стеклянной пластинке. Диаметры m-го и (m+5) темных колец Ньютона в отраженном свете равны. Определить длину волны света и номер кольца m.

20. Плоская монохроматическая световая волна падает нормально на диафрагму с двумя узкими щелями, отстоящими друг от друга на 2.5 мм. На экране, расположенном за диафрагмой на 100 см, образуется система интерференционных полос. На какое расстояние и в какую сторону сместятся полосы, если одну из щелей перекрыть стеклянной пластинкой толщины 10 мкм?

Дифракция света.

1. На дифракционную решетку, содержащую 500 штрихов на 1 мм, падает нормально к ее поверхности белый свет. Спектр проецируется помещенной вблизи решетки линзой на экран. Определить ширину спектра первого порядка на экране, если расстояние линзы до экрана 3 м. Границы видимости спектра  780 нм и 400 нм.

2. Дифракционная решетка содержит 200 штрихов на 1 мм. На решетку падает нормально монохроматический  свет с длиной волны 575 нм. Определить наибольший порядок спектра и общее число главных максимумов в дифракционной картине.

3. Между точечным источником света и экраном поместили диафрагму с узким отверстием, радиус которой можно менять. Расстояние от диафрагмы до источника и экрана равны 100 см и 125 см, соответственно. Определить длину волны света, если максимум освещенности в центре дифракционной картины на экране наблюдается при радиусе диафрагмы 1 м и следующий максимум при 1.29 м.

4. Дифракционная решетка имеет 5000 штрихов на сантиметр. Спектры какого порядка можно наблюдать при освещении ее белым светом?

5. На дифракционную решетку, содержащую 100 штрихов на каждый миллиметр, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол 20º. Определить длину световой волны.

6. Свет с длиной волны 535нм падает нормально на прозрачную дифракционную решетку. Найти ее период, если один из фраунгоферовых максимумов возникает под углом дифракции 35ºи наибольший поря­док максимума равен 5.

7. Определить длину волны монохроматического света, падающего нормально на дифракционную решетку с периодом 2,2 мкм, если угол ме­жду направлениями на фраунгоферовы максимумы первого и второго по­рядка равен 13°.

8. Определить длину волны спектральной линии, изображение которой, даваемое дифракционной решеткой в спектре третьего порядка, совпадает с
   изображением линии 486.1 нм в спектре четвертого порядка.

9. Свет с длиной волны 0,6 мкм падает нормально на дифракционную решетку. Два смежных главных максимума наблюдаются при углах ди­фракции φ₁ и φ₂ таких, что sin φ₁= 0.2 и sin φ₂ ⁼ 0.3, при этом главный мак­симум четвертого порядка отсутствует. Считая, что щель имеет наимень­шую возможную ширину, удовлетворяющую этим условиям, найти, спек­тры каких порядков будут наблюдаться на экране.

10. При освещении экрана с круглым отверстием радиуса 1 мм нормально падающей плоской волной света с длиной 0.5 мкм наблюдают максимум в центре картины на таком расстоянии от экрана, что на отверстии ук­ладывается 5 зон Френеля. На какое минимальное расстояние надо отодвинуть точку наблюдения от экрана, чтобы интенсивность в центре стала минимальной?

11. Между точечным источником света и экраном поместили диафрагму с круглым отверстием, радиус r которого можно менять. Расстояния от диа­фрагмы до источника и экрана равны 100см и 125см. Определить
    длину волны света, если максимум освещенности в центре дифракционной
    картины на экране наблюдается при 1 мм и следующий максимум
    при 1.290 мм.

12. Точечный источник света с длиной волны 500 нм помещен на расстоянии 0,500 м перед непрозрачной преградой с отверстием радиуса r=0,500 мм. Определить расстояние b от преграды до точки, для которой число m открываемых отверстием зон Френеля будет равно: а) 1, б) 5, в) 10.

13. На непрозрачную преграду с отверстием радиуса 1,000 мм падает плоская монохроматическая световая волна. Когда расстояние от преграды до установленного за ней экрана равно 0,575 м, в центре дифракционной картины наблюдается максимум интенсивности. При увеличении расстояния до значения 0,862 м максимум интенсивности сменяется минимумом. Определить длину волны света.

14. Свет от монохроматического источника (λ=0,6 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием. Диаметр отверстия 6 мм. За диафрагмой на расстоянии 3 м от нее находится экран. 1) Сколько зон Френеля укладывается в отверстии диафрагмы? 2) Каким будет центр дифракционной картины на экране: темным или светлым?

15. На дифракционную решетку падает нормально параллельный пучок белого света. Спектры третьего и четвертого порядка частично накладываются друг на друга. На какую длину волны в спектре четвертого порядка накладывается граница (l=780 нм) спектра третьего порядка?

16. На дифракционную решетку, содержащую 100 штрихов на 1 мм, нормально падает монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум второго порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол 16°. Определить длину волны l света, падающего на решетку.

17. На дифракционную решетку падает нормально монохроматический свет (l=410 нм). Угол Dj между направлениями на максимумы первого и второго порядка равен 2°21". Определить число штрихов на 1 мм дифракционной решетки.

18. На дифракционную решетку нормально падает пучок света. Красная линия (λ.=630 нм) видна в спектре третьего порядка под углом 60°. Какая спектральная линия видна под этим же углом в спектре четвертого порядка? 2) Какое число штрихов на 1 мм, длины имеет дифракционная решетка?

19. На щель шириной 0,1 мм падает нормально монохроматический свет (λ = 0,6 мкм). Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен параллельно щели на расстоянии 1 м. Определить расстояние между первыми дифракционными минимумами, расположенными по обе стороны центрального фраунгоферова максимума

20. На дифракционную решетку длиной 1,5 мм, содержащей 3000 штрихов, падает нормально монохроматический свет с дли­ной волны 550 нм. Определить: 1) число максимумов, наблю­даемых в спектре дифракционной решетки; 2) угол, соответст­вующий последнему максимуму.

Поляризация света

1. Во сколько раз ослабляется интенсивность света, проходящего через два поляризатора, плоскости пропускания которых образуют угол 30º, если в каждом поляризаторе в отдельности теряется 10% интенсивности падающего на него света?

2. На пути частично-поляризованного света, степень поляризации которого равна 0.6, поставили анализатор так, что интенсивность света прошедшего через него стала максимальной. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, если плоскость пропускания анализатора повернуть на угол 30º?

3. Естественный луч света падает на полированную поверхность стеклянной пластины, погружённой в жидкость. Отражённый от пластины луч составляет угол 97° спадающим лучом. Определить показатель преломления жидкости , если отраженный свет максимально поляризован

4. Два поляризатора расположены так, что угол между плоскостями поляризаторов составляет 60°. Определить во сколько раз уменьшиться интенсивность естественного света при прохождении через оба поляризатора. Коэффициент поглощения света в поляризаторе 0,05. Потери на отражение света не учитывать .

5. Пучок света, идущий в стеклянном сосуде с глицерином, отражается от дна сосуда. При каком угле падения отраженный пучок света максимально поляризован?

6. Параллельный пучок света переходит из глицерина в стекло так, что пучок, отраженный от границы раздела этих сред, оказывается максимально поляризованным. Определить угол между падающим и преломленным пучками.

7. Угол падения  луча на поверхность стекла равен 60°. При этом отраженный пучок света оказался максимально поляризованным. Определить угол i₂ преломления луча.

8. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества 45°. Найти для этого вещества угол  полной поляризации.

9. Угол преломления луча в жидкости 35°. Определить показатель преломления жидкости, если известно, что отраженный луч максимально поляризован.

10. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора равен 45°. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до 60°?

11. Во сколько раз ослабляется свет, проходя через поляризатор и анализатор, плоскости поляризации которых составляют угол 30°, если в каждом из них в отдельности теряется 10% падающего на них светового потока?

12. Анализатор в два раза уменьшает интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора, определить угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

13.  Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, поставленные так, что угол между главными плоскостями равен α. Как поляризатор, так и анализатор поглощают и отражают 8% интенсивности падающего на них света. Оказалось, что лучи, вышедшие из анализатора, имеют 9% интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Определить угол α.

14. Пучок естественного света падает на систему из 6 поляризаторов, плоскость пропускания каждого из которых повернута на угол 30° относительно плоскости пропускания предыдущего поляризатора. Какая часть светового потока проходит через эту систему?

15. Два николя расположены так, что угол a между их плоскостями пропускания равен 60°. Определить: 1) во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении че­рез один николь; 2) во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении через оба николя? При прохождении каждо­го из николей потери на отражение и поглощение света составляют 5 %.

16. В частично-поляризованном свете амплитуда светового вектора, соответствующая максимальной интенсивности света, в 2 раза больше амплитуды, соответствующей минимальной ин­тенсивности. Определить степень поляризации света.

17. Степень поляризации частично-поляризованного света равна 0.5. Во сколько раз отличается максимальная интенсивность света, пропускаемого через анализатор, от минимальной?

18.  На пути частично-поляризованного света, степень поля­ризации которого равна 0.6, поставили анализатор так, что интен­сивность света, прошедшего через него, стала максимальной. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, если плоскость пропускания анализатора повернуть на угол30°?

19. На николь падает пучок частично-поляризованного света. При некотором положении николя интенсивность света, прошедшего через него, стала минимальной. Когда плоскость пропускания нико­ля повернули на угол β =45°, интенсивность света возросла в 1,5 раза. Определить степень поляризации  света.

20. Пучок света, идущий в воздухе, падает на поверхность жидкости под углом 54°. Определить угол преломления  пуч­ка, если отраженный пучок полностью поляризован.

Тепловое излучение.

1. Какое количество энергии излучает Солнце за 1 мин? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К.

2. Какое количество энергии излучает 1 см² затвердевшего свинца в 1 с? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно черного тела для этой температуры считать равным 0,6.

3. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 Вт. Найти температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности равна 0,6 м².

4. Раскаленная металлическая поверхность площадью 10 см² излучает в 1 мин 40 кДж. Температура поверхности равна 2500 К. Найти: 1) каково было бы излучение этой поверхности, если бы она была абсолютно черной; 2) каково отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре.

5. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке равен 0,3 мм, длина спирали 5 см. При включении лампочки в цепь напряжением 127 В через нее течет ток силой 0,31 А. Найти температуру лампочки.  Считать, что по установлению равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате лучеиспускания. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела считать для этой температуры равным 0,31.

6. Найти какое количество энергии с 1 см² поверхности в 1 с излучает абсолютно черное тело, если известно, что максимальная плотность его энергетической светимости приходится на длину волны 484 нм.

7. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 10 кВт. Найти площадь излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности его энергетической светимости, равна 700 нм.

8. При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

9. Абсолютно черное тело находится при температуре 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на  9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

10. Найти температуру печи, если известно, что из отверстия в ней площадью 6,1 см² излучается в 1 с энергия 34,7 Дж. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

11. Найти температуру печи, если известно, что из отверстия в ней площадью 6,1 см² излучается в 1 с энергия 34,7 Дж. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

12. Какое количество энергии излучает Солнце за 1 мин? Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела. Температуру поверхности Солнца принять равной 5800 К.

13. Какое количество энергии излучает 1 см² затвердевшего свинца в 1 с? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно черного тела для этой температуры считать равным 0,6.

14. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 Вт. Найти температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности равна 0,6 м².

15. Раскаленная металлическая поверхность площадью 10 см² излучает в 1 мин 40 кДж. Температура поверхности равна 2500 К. Найти: 1) каково было бы излучение этой поверхности, если бы она была абсолютно черной; 2) каково отношение энергетических светимостей этой поверхности и абсолютно черного тела при данной температуре.

16. Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке равен 0,3 мм, длина спирали 5 см. При включении лампочки в цепь напряжением 127 В через нее течет ток силой 0,31 А. Найти температуру лампочки.  Считать, что по установлению равновесия все выделяющееся в нити тепло теряется в результате лучеиспускания. Отношение энергетических светимостей вольфрама и абсолютно черного тела считать для этой температуры равным 0,31.

17. Найти какое количество энергии с 1 см² поверхности в 1 с излучает абсолютно черное тело, если известно, что максимальная плотность его энергетической светимости приходится на длину волны 484 нм.

18. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 10 кВт. Найти площадь излучающей поверхности тела, если известно, что длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности его энергетической светимости, равна 700 нм.

19. При нагревании абсолютно черного тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 690 до 500 нм. Во сколько раз увеличилась при этом энергетическая светимость тела?

20. Абсолютно черное тело находится при температуре 2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на  Dl=9 мкм. До какой температуры охладилось тело?

Внешний фотоэффект. Эффект Комптона.

1. Определить максимальную скорость фотоэлектронов, вылетающих из вольфрамового электрода, освещаемого ультрафиолетовым светом с длиной волны 0,2 мкм.

2. Катод вакуумного фотоэлемента освещается светом с длиной волны 0,405 мкм. Фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 1,2 В. Найти работу выхода электронов из катода.

3. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при освещении цинкового электрода монохроматическим светом 0,26 эВ. Вычислить длину волны света, применявшегося при освещении.

4. Красной границе фотоэффекта для алюминия соответствует длина волны 0,332 мкм. Найти длину волны монохроматической световой волны, падающей на алюминиевый электрод, если фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов 1 В.

5. Найти задерживающую разность потенциалов для фотоэлектронов, испускаемых при освещении цезиевого электрода ультрафиолетовым излучением с длиной волны 0,3 мкм.

6. Цезий освещается спектральной линией Н_b водорода (λ =0,476 мкм). Какую наименьшую задерживающую разность потенциалов надо приложить, чтобы фототок прекратился?

7. Калий освещается монохроматическим светом с длиной волны 509 нм. Определить максимально возможную кинетическую энергию фотоэлектронов. Сравнить ее со средней энергией теплового движения электронов при температуре 17º С.

8. На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолетовых лучей (λ =0,25мкм). Фототок прекращается при  минимальной задерживающей разности потенциалов 0,96 В. Определить работу выхода электронов из металла.

9. На поверхность металла падают монохроматические лучи с длиной волны λ =0,1мкм. Красная граница фотоэффекта λ =0,3 мкм. Какая доля энергии металла расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

10. Свет с длиной волны λ =0,3 мкм вырывает фотоэлектроны из металлической пластинки, сообщая им скорость 0.9·10⁶ м/с. Из какого металла сделана эта пластинка?

11. В результате комптоновского рассеяния на свободном электроне длина волны гамма-фотона увеличилась в два раза. Найти кинетическую энергию электрона отдачи, если угол рассеяния фотона равен 60°. До столкновения электрон покоился.

12. Гамма-фотон с энергией 0,51 МэВ испытал комптоновское рассеяние на свободном электроне строго назад. Определить кинетическую энергию электрона отдачи. До столкновения электрон покоился.

13. Гамма-фотон с энергией 1,02 МэВ в результате комптоновского рассеяния на свободном электроне отклонился от первоначального направления на угол 90°. Определить импульс электрона отдачи. До столкновения электрон покоился.

14. В результате комптоновского рассеяния на свободном электроне энергия гамма-фотона уменьшилась в два раза. Угол рассеяния фотона равен 60°. Найти импульс электрона отдачи. До столкновения электрон покоился.

15. Первоначально покоившийся свободный электрон в результате комптоновского рассеяния на нем гамма-фотона с энергией 0,51 МэВ приобрел кинетическую энергию, равную 0,17 МэВ. Чему равен угол рассеяния фотона?

16. Гамма - квант с энергией 1,25 МэВ был рассеян на свободном электроне. Определить комптоновскую длину волны рассеянного гамма - кванта, если электрон отлетел под углом 60º к направлению падения кванта.

17. Фотон с энергией 0,15 МэВ рассеялся на покоившемся свободном электроне, в результате чего его длина изменилась на 3,0 км. Найти угол, под которым вылетел комптоновский электрон.

18. Рентгеновское излучение длиной волны 5.58·10^{-11 м рассеивается плиткой графита. Определить длину волны лучей, рассеянных под углом 60º к направлению падающих лучей.}

19. Фотон с энергией 0,4 МэВ рассеялся под углом 90º на свободном электроне. Определить энергию рассеянного фотона и кинетическую энергию электрона отдачи.

20.  Фотон с энергией 1,025 МэВ рассеялся на первоначально покоившемся свободном электроне. Определить угол рассеяния фотона, если длина волны рассеянного фотона оказалась равной комптоновской длине волны λ _с=2,43 пм.

1.7 Свет с длинами волны 520 нм и 660 нм проходит через две щели, расстояние между которыми 0,5 мм. На какое расстояние смещены друг относительно друга интерференционные полосы второго порядка для этих волнна экране, расположенном на расстоянии 1,5м?

1.18 При нормальном падении света с длиной волны 450нм на плосовыпуклую линзу, находящуюся на плоской стеклянной поверхности, наблюдатель видит 33 светлых и 33 темных кольца Ньютона. На сколько линза толще в центре, чем по краям?

2.7 Определить длину волны монохроматического света, падающего параллельно на дифракционую решетку с периодом 2,2 мкм, если угло между направлениями на фраунгоферовы максимумы первого и второго порядка равен 13°.

3.7 Угол падения луча на поверхность стекла равен 60°. При этом отраженный пучоксвета оказался максимально поляризованным. Определить угол преломления луча

4.7 Калий освещается монохроматическим светом с длиной волны 509 нм. Определить - максимально возможную кинетическую энергию фотоэлектронов. Сравнить ее со средней энергией теплового движения электронов при температуре 17°С.

Автор страницы: admin