Вопросы к защите (Лекции презентации 1)

Вопросы к защите № 1 ИТТФ, ЭнМИ, ИПЭЭФ (составил А.Седов март 2006)

Работа №42

В чем заключается явление интерференции?

При каких условиях наблюдается устойчивая интерференционная картина?

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

Какие способы получения когерентных волн от некогерентных источников Вы знаете?

От каких факторов зависит качество интерференционной картины?

Как зависит ширина интерференционных полос от преломляющего угла бипризмы?

Постройте ход лучей при прохождении света через бипризму Френеля.

Если бы в опытах с бипризмой Френеля использовалось не лазерное излучение, а излучение лампы накаливания, то какой оптический элемент потребовался бы дополнительно?

От каких величин зависит ширина интерференционной полосы в опытах с бипризмой Френеля?

Постройте ход лучей в опыте с бипризмой Френеля. Поясните, как образуются два мнимых изображения источника света.

Сформулируйте условия образования интерференционных минимумов и максимумов. Дайте определения физическим величинам оптическая длина пути, оптическая разность хода.

Какие волны называют монохроматическими? Какова связь между разностью фаз и оптической разностью хода двух световых волн.

Каковы условия наблюдения интерференционной картины. Какие волны называются когерентными?

Как зависит ширина интерференционных полос от расстояния между источником света и бипризмой Френеля?

Как зависит расстояние между мнимыми изображениями источника света от расстояния между ним и бипризмой Френеля?

Какой способ получения когерентных волн от некогерентного источника реализуется в опытах с бипризмой Френеля?

Как в опытах с бипризмой Френеля можно определить длину волны света?

Работа №45

Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона. Покажите, где возникает разность хода. Напишите условия минимумов и максимумов интерференции.

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

Почему интерференционную картину лучше наблюдать в отраженном свете, а не в проходящем?

Какова роль светофильтра, используемого при наблюдении колец Ньютона?

Почему при наблюдении колец Ньютона в отраженном свете центр интерференционной картины темный?

Почему наблюдаемые в эксперименте линии равной толщины имеют вид окружностей?

Почему расстояние между линиями равной толщины, наблюдаемыми в эксперименте, уменьшается с удалением от оптической оси?

Как будет изменяться наблюдаемая интерференционная картина, если приподнимать линзу над плоскопараллельной пластиной?

Как влияет степень монохроматичности света на качество интерференционной картины?

Малые изменения в угле падения света не меняют сильно интерференционной картины в тонких плёнках, но в толстых плёнках эти изменения значительны. Почему? Почему для получения интерференционной картины в плёнках они должны быть тонкими?

При освещении двух тонких плёнок из одинакового материала белым светом, падающим перпендикулярно к поверхности плёнки, одна из них кажется красной, а другая – синей. Какая из плёнок толще? Можно ли утверждать, что, если обе плёнки окрашены одинаковым образом, толщина плёнок одинакова?

Если рассматривать вертикально расположенную мыльную плёнку, то верхняя часть её кажется чёрной, а нижняя прозрачной, в промежутке между этими частями наблюдаются радужные полосы. Как это объяснить? Как будет меняться картина со временем?

При освещении тонких плёнок белым светом, падающим перпендикулярно к их поверхности, одни из них окрашены радужно, а другие одноцветны. Почему?

Белый свет, падающий нормально на мыльную плёнку с показателем преломления 1,33 и отражённый от неё, даёт в видимом спектре интерференционный максимум на волне длиной 630 нм и ближайший к нему минимум на волне 450 нм. Какова толщина плёнки? (Толщину плёнки считать постоянной).

Для измерения толщины волоса его положили на стеклянную пластинку и сверху прикрыли другой. Расстояние от волоса до линии соприкосновения пластинок, параллельной волосу, равно 20 см. При освещении пластинок красным светом с длиной волны 750 нм на 1,0 см длины образовавшегося таким образом клина умещается восемь интерференционных полос. Определите толщину волоса.

Найдите радиус 4-го темного кольца Ньютона, если радиус линзы R = 25 мм, а длина волны света λ = 400 нм.

Радиус девятого темного кольца Ньютона, наблюдаемого в отраженном свете с длиной волны λ = 400 нм, оказался равным r₉ = 0,3 мм. Найдите радиус кривизны R сферической поверхности линзы.

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

Работа №46

Нарисуйте оптическую схему интерферометра Майкельсона. Покажите ход лучей.

Почему и как изменяется интерференционная картина при увеличении давления в кювете?

Выведите выражение для оптической разности хода двух волн в интерферометре Майкельсона.

Что такое оптическая разность хода? Как зависит оптическая разность хода от давления воздуха в кювете?

Как связан показатель преломления газов с их плотностью?

Почему при изменении давления воздуха в кювете происходит сдвиг интерференционных полос?

Как зависит показатель преломления газов от давления и температуры.

Оцените погрешность определения показателя преломления в условиях опыта.

При каких условиях в интерферометре Майкельсона наблюдаются линии равного наклона, и при каких – линии равной толщины?

Как зависит интерференционная картина, наблюдаемая в интерферометре Майкельсона от ориентации зеркал?

Как зависит показатель преломления воздуха от длины волны света?

Объясните возникновение интерференционной картины, наблюдаемой в интерферометре Майкельсона.

Интерференционный рефрактометр применяется для измерения показателя преломления прозрачных веществ. Через узкую щель, освещаемую монохроматическим светом с длиной волны  = 589 нм, свет попадает на 2 кюветы длиной l = 10 см, которые заполнены воздухом (n = 1,0002777). При замене в одной из кювет воздуха на аммиак интерференционная картина на экране сместилась на m = 17 полос. Определите показатель преломления аммиака.

При повышении давления в кювете переместилось 5 полос. На сколько увеличился показатель преломления воздуха? Длина кюветы l = 79,1 мм, длина волны λ = 632,8 нм.

Интерферометр Майкельсона был применён для определения длины световой волны. Для этой цели измерялось расстояние, на которое необходимо передвинуть одно из зеркал для того, чтобы сместить интерференционную картину на 100 полос. Это расстояние оказалось равным 0,03 мм. Определите длину световой волны.

Нужно ли при подсчете изменения оптической разности хода при изменении давления учитывать толщину стеклянных стенок кюветы?

При повышении давления в кювете показатель преломления воздуха увеличился на 410^5. Сколько полос переместилось? Длина кюветы l = 79,1 мм, длина волны λ = 632,8 нм.

Работа №47

Определите угол между направлениями на 2-й и 4-й максимумы дифракционной картины, если длина волны света =0,6 мкм, ширина щели b = 0,1 мм. (Рассмотрите случай нормального падения.)

Определите угловую ширину центрального максимума при нормальном падении монохроматического света с длиной волны  = 0,5 мкм на щель шириной b = 0,1 мм. Расстояние до экрана l = 1 м.

Расстояние между максимумами дифракционной картины от двух щелей оказалось равным h = 1 мм. Монохроматический свет с длиной волны  = 0,400 мкм падал нормально, расстояние до экрана l = 1 м. Определите расстояние между центрами щелей.

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

Чем отличаются друг от друга распределения интенсивности на экране при дифракции света на одной щели и двух щелях?

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

Выведите условие максимумов дифракции на одной щели.

Как зависит дифракционная картина от соотношения ширины щели и длины волны?

Выведите условия максимумов дифракции на двух щелях.

Изобразите качественно график распределения интенсивности света при дифракции на двух щелях в случае d/b = 2.

Как перейти от угловых направлений на максимумы и минимумы к их координатам на экране?

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

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.

Как зависит дифракционная картина от соотношения ширины щели и длины волны?

Изобразите качественно график распределения интенсивности света при дифракции на двух щелях в случае d/b = 3.

Изобразите качественно график распределения интенсивности света при дифракции на одной щели. Как зависит вид дифракционной картины от соотношения ширины щели и длины волны?

Выведите условие минимумов дифракции на одной щели.

Какая величина называется длиной дифракции, каков ее физический смысл?

Работа №48

На дифракционную решетку нормально падает свет с длиной волны  = 0,6 мкм. Расстояние до экрана L = 1 м. Расстояние между максимумами первого порядка h = 10 см. Определите период дифракционной решетки.

Период дифракционной решетки d = 5 мкм. На решетку нормально падает свет с длиной волны  = 0,5 мкм. Максимум какого наибольшего порядка можно получить с помощью такой решетки?

Определите угол отклонения лучей красного света с длиной волны  = 0,6 мкм в спектре первого порядка, полученный с помощью дифракционной решетки, период которой d = 0,02 мм.

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.

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).

Чем отличается дифракция на решетке от дифракции на одиночной щели?

Каковы условия возникновения главных минимумов при дифракции на решетке?

Как зависит вид дифракционной картины от числа освещенных щелей решетки?

Дайте определение разрешающей способности дифракционной решетки. От каких параметров она зависит?

Дайте определение угловой дисперсии дифракционной решетки. От каких параметров она зависит?

От чего зависит наибольший порядок главного максимума, который можно наблюдать при дифракции на решетке?

Дайте определение разрешающей способность дифракционной решетки. Сформулируйте критерий Релея различимости спектральных линий.

Какая величина называется периодом дифракционной решетки? Что такое порядок спектра?

При каких условиях возникает дифракция и в чем она заключается? Что называется дифракционной решеткой?

Что такое длина дифракции? Каков физический смысл этой величины?

При каких условиях наблюдается дифракция Френеля, и при каких – дифракция Фраунгофера?

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