Вопросы к защите (Вопросы к зачёту)

Вопросы к защите № 1

Интерференция света

1. Дайте определение понятиям когерентности, временной когерентности, пространственной когерентности. Приведите известные Вам способы получения когерентных волн от некогерентных источников.

2. Приведите оптическую схему наблюдения интерференции в опыте с бипризмой Френеля. Опишите назначение каждого оптического элемента.

3. Какова связь между шириной интерференционной полосы, расстоянием между мнимыми источниками в опыте с бипризмой Френеля, расстоянием между положением источников и экраном и длиной волны?

4. Дайте определение интерференции света. Условия наблюдения интерференции. Выведите условия максимума и минимума при интерференции двух волн.

5. Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Выведите выражение для радиусов темных колец.

6. Выведите выражение для оптической разности хода интерферирующих волн в работе № 45. Почему для наблюдения полос равной толщины радиус линзы должен быть большим?

7. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Ширина интерференционной полосы.

8. Как изменится радиус колец Ньютона (работа № 45), если пространство между линзой и стеклянной пластиной заполнить прозрачной жидкостью с показателем преломления n_ж?

9. Почему интерференционную картину в работе № 45 (Кольца Ньютона) наблюдают в отраженном, а не в проходящем свете?

10. Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Как изменится интерференционная картина, если приподнять линзу над пластиной на четверть длины волны, на половину длины волны?

11. Почему расстояние между соседними кольцами в интерференционной картине "Кольца Ньютона" уменьшается с ростом номеров колец?

12. Какова роль светофильтра, используемого при наблюдении колец Ньютона в лабораторной работе №45?

13. Связь между разностью фаз и оптической разностью хода двух световых волн.

14. Какие факторы влияют на максимальную толщину пленок, при которой возможно наблюдение интерференции?

15. От каких факторов зависит контрастность (видимость) интерференционной картины?

16. Выведите условие образования интерференционных максимумов при наблюдении полос равной толщины в отраженном свете. Где локализованы интерференционные полосы?

17. Постройте ход лучей в бипризме Френеля и выведите выражение для ширины интерференционной полосы.

18. В чем выражается закон сохранения энергии при интерференции в тонких пленках?

19. Приведите оптическую схему наблюдения полос равной толщины.

20. Можно ли наблюдать интерференцию в плоскопараллельной пластине в проходящем свете? Постройте ход соответствующих лучей.

Дифракция света

1. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля. Объясните с помощью этого принципа возникновение дифракции.

2. В чем заключается метод зон Френеля расчета дифракционных картин?

3. Какое явление называется дифракцией света? Какие виды дифракции Вам известны?

4. Примените метод зон Френеля к расчету условий образования максимумов и минимумов при дифракции света на щели.

5. Выведите условия главных максимумов и главных минимумов при дифракции на одномерной решетке.

6. Как зависит вид дифракционной картины при дифракции света на узкой щели от соотношения длины волны света и ширины щели?

7. Начертите качественно график зависимости интенсивности света от угла дифракции при дифракции света на одномерной решетке. Укажите главные максимумы, главные минимумы и дополнительные минимумы.

8. Запишите аналитическое выражение для принципа Гюйгенса-Френеля, поясните смысл входящих в него величин.

9. Проанализируйте вид дифракционной картины при дифракции на щели, пользуясь методом зон Френеля и диаграммами векторных (комплексных) амплитуд.

10. Дайте определение угловой дисперсии спектрального прибора. Выведите выражение для угловой дисперсии дифракционной решетки.

Задачи к защите № 1

1. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами в опыте Юнга, если зеленый светофильтр _з = 500 нм заменить на красный _к = 650 нм.

1. Плосковыпуклая линза лежит на стеклянной пластинке. Фокусное расстояние линзы f = 0,48 м. Радиус пятого темного кольца в отраженном монохроматическом свете r₅ = 0,6 мм. Определите длину волны. Показатель преломления стекла n = 1,45.

2. При какой минимальной толщине мыльной пленки она будет казаться светлой в отраженном свете? Свет монохроматический с длиной волны l = 600 нм, показатель преломления воды n = 1,33.

3. Определите угол между направлениями на 4 максимум и 2 минимум дифракционной картины, если  = 0,6 мкм и ширина щели b = 0,1 мм.

4. Найдите угол дифракции для третьего дифракционного максимума при дифракции на щели, если угол дифракции для пятого минимума равен 30.

5. На щель нормально падает свет длиной волны  = 0,55 мкм. Найдите угловое расстояние между максимумами первого и второго порядков, если ширина щели  b= 0,1 мм.

6. Период решетки d = 3,5 b, где b-ширина щели. Определите номера главных дифракционных максимумов, которые будут отсутствовать дифракционной картине.

7. Определите ширину центрального максимума дифракционной картины, если длина волны  = 0,61 мкм, а ширина щели 1 мм.

8. На дифракционную решетку нормально падает свет длиной волны  = 0,5 мкм. Период решетки d = 0,2 мм. Определите угол между направлениями на первый и третий дифракционный максимумы.

9. Период решетки d = 3b, где b-ширина щели. Определите номера главных дифракционных максимумов, которые будут отсутствовать дифракционной картине.

10. Определите угловую дисперсию дифракционной решетки, используемой в работе №48, для желтого дуплета.

11. Период дифракционной решетки d = 5 мкм. На решетку нормально падает свет длиной волны  = 0,5 мкм. Максимум какого наибольшего порядка дает такая решетка?

12. На дифракционную решетку нормально падает свет длиной волны  = 0,5 мкм. Расположенная вблизи решетки собирающая линза дает изображение дифракционной картины на экране, удаленном от линзы на расстояние L =1 м. Расстояние между максимумами первого порядка оказалось l = 20,2 см. Определите период дифракционной решетки.

13. На дифракционную решетку нормально падает свет длиной волны  = 0,5 мкм. Расположенная вблизи решетки собирающая линза дает изображение дифракционной картины на экране, удаленном от линзы на расстояние L =1 м. Расстояние между максимумами первого порядка оказалось l = 20,2 см. Определите максимум какого наибольшего порядка дает такая решетка?

14. На дифракционную решетку нормально падает свет длиной волны  = 0,5 мкм. Расположенная вблизи решетки собирающая линза дает изображение дифракционной картины на экране, удаленном от линзы на расстояние L =1 м. Расстояние между максимумами первого порядка оказалось l = 20,2 см. Определите число штрихов на один миллиметр решетки.

15. Дифракционная решетка, освещаемая белым светом и имеющая 500 штр./мм, дает на экране, отстоящем от линзы на L =1 м, спектр. Определите, на каком расстоянии друг от друга будут находиться фиолетовые границы спектров второго порядка (_ф=400 нм).

16. В круглом отверстии в непрозрачном экране укладывается одна зона Френеля. Как изменится интенсивность света на экране, если закрыть половину площади отверстия?