Геометрия
Практикум
Математика
Лекции
Графика
Сопромат
Алгебра
Физика

Контрольная

Задачи
Типовой
На главную
Черчение
Механика
Курсовая
Электротехника

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

ОПТИКА

Основные законы и формулы

Геометрическая оптика

 

 Рис. 1

  Первый закон геометрической оптики:

угол отражения i1 равен углу

падения i (рис. 1), 

 

Второй закон геометрической оптики: 

отношение синуса угла падения siniк синусу угла преломления sinr(рис. 1) равно относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

 

  .

Величина

 ,

где n2 – абсолютный показатель преломления второй среды (т.е. среды, в которой распространяется свет после преломления), а n1 – первой (т.е. среды, в которой распространялся свет до преломления)

При этом

 ,

 а 

 ,

где с - скорость света в вакууме, υ1 и υ2 – соответственно скорости света в первой и второй средах.

Формула тонкой линзы:

где d – расстояние от предмета (отрезок

АВ на рис.2) до оптического центра линзы(точка 0, рис.2), f– расстояние от оптического центра до изображения (отрезок А′В′); F– фокусное расстояние линзы (отрезок ОF, рис.2).

При этом в правой части последней формулы или перед слагаемыми в левой части ставится знак плюс, если эти величины являются действительными, и знак минус, если они являются мнимыми.

4. Оптическая сила линзы:

 .

Линейное увеличение (в дальнейшем просто увеличение) линзы (рис.2):

  .

Увеличение лупы:

 ,

где L = 0,25 м – расстояние наилучшего зрения; F – фокусное расстояние лупы.

Волновая оптика

Интерференция света

1. Оптическая длина пути световой волны:

 L = nl ,

где l – геометрическая длина пути световой волны в среде с абсолютным показателем преломления n.

2. Оптическая разность хода двух световых когерентных волн:

 ∆L = L1 – L2

Здесь L1 – оптическая длина пути первой, а L2 – второй волны.

3. Условие максимумов интенсивности света при интерференции когерентных волн длиной λ:

 ,

где m = 0,1,2,3…..

4. Условие минимумов интенсивности света при интерференции когерентных волн длиной λ:

 ,

где m = 0,1,2,3…..

5. Оптическая разность хода ∆L световых волн длиной λ, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки или пленки толщиной d, находящейся в воздухе:

  ,

где i – угол падения луча на пластинку или пленку.

Слагаемое λ/2 в этой формуле учитывает изменение оптической длины пути световой волны при отражении волны от оптически более плотной среды, т.е. среды, имеющей больший показатель преломления.

6. Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем):

  ,

где m – номер кольца (m = 1,2,3….), R – радиус кривизны поверхности линзы, n – показатель преломления среды в кольцевом зазоре между линзой и пластиной, λ – длина волны света.

7. Радиусы темных колец Ньютона в отраженном свете (или светлых в проходящем):

 .

 

 Дифракция света

8. Условие главных максимумов интенсивности при дифракции света на дифракционной решетке при нормальном падении лучей:

 dsin = ± mλ,

где d – постоянная (период) решетки; – угол дифракции; m = 1,2,3… - номер дифракционного максимума (порядок спектра); λ - длина волны

9. Разрешающая сила дифракционной решетки:

 

Здесь ∆λ – наименьшая разность длин волн соседних спектральных линий, при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре; N – число штрихов решетки.

10. Угловая дисперсия дифракционной решетки:

  .

11. Линейная дисперсия дифракционной решетки:

 ,

где F – фокусное расстояние линзы, в фокальной плоскости которой наблюдается дифракционная картина.

 Поляризация света

12. Закон Брюстера:

 tg iБ = n21

Здесь iБ – угол падения, при котором отраженная световая волна полностью поляризована (угол Брюстера); n21 – относительный показатель преломления среды, от которой происходит отражение света.

13. Закон Малюса:

 ,

где I – интенсивность плоскополяризованного света, вышедшего из анализатора; I0 – интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; α – угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.

14. Угол поворота  плоскости поляризации:

в твердой оптически активной среде толщиной l, имеющей удельное вращение (постоянную вращения) [α ]

 ;

в жидкой оптически активной среде плотностью ρ

 ;

в растворе оптически активного вещества с массовой концентрацией „С”

 .

 

 

Квантовая оптика

Тепловое излучение. Фотоны

1. Закон Стефана-Больцмана:

 ,

где Rэ и Т – соответственно, энергетическая светимость и термодинамическая температура абсолютно черного тела; σ – постоянная Стефана – Больцмана.

2. Первый закон Вина:

 λm = в1/Т

Здесь λm – длина волны, на которую приходится максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при термодинамической температуре тела Т; в1 – первая константа Вина.

3. Второй закон Вина:

 (rλ,Т)max = в2Т5,

где (rλ,Т)max – максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при термодинамической температуре Т; в2 – вторая константа Вина.

4. Энергия , масса m и импульс р фотона выражаются соответственно формулами:

 ;

 ;

 ,

где h – постоянная Планка; ν – частота излучения; с – скорость света в вакууме.

 

 Внешний фотоэффект

 5. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

 ,

где  – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона из металла; m – масса электрона; υmax –максимально возможная скорость покидающих металл электронов.

6. Красная граница фотоэффекта определяется соотношением:

 

 или

 ,

где ν0, λ0 – соответственно, минимальная частота и максимальная длина вол-ны электромагнитного излучения, при которых еще возможен фотоэффект.

 

 Давление света

7. Облученность Е поверхности площадью S, на которую за время Δt нормально падает N фотонов энергией каждый:

 

8. Давление Р, производимое светом при нормальном падении лучей на поверхность:

 ,

где с – скорость света в вакууме, ρ – коэффициент отражения света поверхностью.

Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Закон Малюса. Поляризация при отражении от границы раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера. Поляризационные приборы. Явление двойного лучепреломления.

Ядерные реакторы

Сети