Механика Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Электромагнетизм Закон Ампера ФИЗИКА АТОМА И ОСНОВЫ  ФИЗИКИ ЯДРА Геометрическая оптика

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

ОПТИКА

 Примеры решения задач

Пример 5. Тонкая собирающая линза дает на экране изображение предмета с линейным увеличением Г = 2,0. Расстояние от предмета до линзы превышает ее фокусное расстояние на величину а = 6,0 мм. Найти расстояние f от линзы до изображения.

Дано: Г = 2,0; а = 6,0 мм = 6,0∙10-3 м

3) также будет находиться на главной оптической оси линзы. Рис. 3 

Положение изображения точки В (точка  на рис. 3) найдем как точку пересечения лучей 1 и 2, первый из которых, выйдя из точки В параллельно главной оптической оси линзы, пройдет после преломления через главный фокус линзы (точка F, рис. 3), а второй, пройдя через оптический центр линзы (точка О, рис. 3), не изменит своего направления.

Опустив из точки  перпендикуляр на главную оптическую ось, найдем положение изображения точки А (точка  на рис. 3).

Запишем формулу тонкой линзы:

  . (1)

Учитывая, что по условию задачи

 ,

получим

 . (2)

 

Умножим правую и левую часть уравнения (2) на f:

 , (3)

а затем преобразуем правую часть полученного таким образом уравнения (3), разделив числитель и знаменатель правой части на f:

  .

Следовательно, уравнение (2) примет вид:

  . (4)

Так как увеличение

 , (5)

то с учетом формулы (5) уравнение (4) преобразуется к виду:

  .

Следовательно,

 

Поэтому

 .

 Отсюда

 .

 Произведем расчет искомой величины, используя условие задачи:

 

 Ответ: f = 36 мм. 

Пример 6. Тонкая пленка воды с показателем преломления n=1,33 находится на поверхности стекла с показателем преломления n1=1,50. На нее падает свет с длиной волны λ = 0,68 мкм под углом падения i = 300. Найти минимальную толщину пленки dmin, при которой будет происходить максимальное усиление отраженного от пленки света.

Дано: λ = 0,68 мкм = 0,68 ∙10-6 м; i = 300; n = 1,33; n1= 1,50.

 

Пусть, например, один из лучей

(луч 1, рис.4) светового потока падает на пленку в точку А, где часть света отразится (луч 2), а часть преломится (луч 3, рис.2).

При падении луча 3 на нижнюю границу пленки (точка В, рис. 4) часть света снова преломится (луч 4), уйдет в стекло и не будет участвовать в интерференции, а часть – отразится от нижней границы пленки в точке В (луч 5, рис.4). На верхней границе пленки, в точке С, часть света снова отразится (этот луч на рисунке 4 показан пунктиром), а часть преломится (луч 6, рис. 4). Лучи 2 и 6, пройдя через собирающую линзу „Л”, будут интерферировать на экране „Э” в точке Р, установленном в фокальной плоскости этой линзы.

Так как показатель преломления воздуха (n0 = 1) меньше, чем пленки (n = 1,33), а показатель преломления пленки меньше, чем у стекла (n1 = 1,50), то фаза колебаний будет меняться на π при отражении света как в точке А, так и в точке В. Поэтому оптическая разность хода лучей 2 и 6 определится следующим образом:

  . (1)

Так как по условию задачи эти лучи при интерференции должны максимально усиливать друг друга, следовательно

  . (2)

 

Приравняв правые части формул (1) и (2), найдем толщину пленки d:

  .

Минимальная толщина пленки наблюдается при m = 1.

Следовательно,

  .

Произведем расчет искомой величины:

 

Ответ: dmin = 0,28 мкм.

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.
Физика примеры решения задач