Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина ІІ ПРИЙОМИ РОЗВЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ

КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА

3. ОПТИКА

3.3. Задачі на хвильову оптику (див. п. 4.1.1, с. 158, 159; п. 4.1.4, 4.1.5, с. 160-163)

3.3.1. Визначте абсолютний показник заломлення середовища, якщо за частоти світлової хвилі 400 ТГц довжина хвилі у середовищі становить 500 нм. Швидкість поширення світла у вакуумі дорівнює 3 108м/с.

А

Б

В

Г

1,25

1,5

2

2,4

Розв'язання

Запишемо формулу для визначення абсолютного показника заломлення:

n = .

Відповідно до формули хвилі: v = Xv .

Отже, n =

Відповідь: Б.

Під час розв'язування задач на світлові хвилі слід пам'ятати таке.

• Світло — це електромагнітна хвиля. Отже, для світлової хвилі справедлива формула хвилі: v = v.

• Під час переходу світла з одного середовища до іншого змінюється не частота світлової хвилі, а швидкість поширення хвилі та її довжина:

• Абсолютний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла у речовині менша, ніж у вакуумі:

3.3.2. Для зменшення енергії відбитого світлового потоку, що падає, лінзу покривають тонкою плівкою. Якою має бути найменша товщина плівки, щоб світлові хвилі, відбиті від верхньої та нижньої поверхонь плівки, гасили одна одну? Довжина хвилі у вакуумі дорівнює 550 нм, показник заломлення матеріалу плівки 1,375, світло падає перпендикулярно до поверхні плівки. Відповідь подайте у мікро метрах.

Розв'язання

Виконаємо схематичний рисунок. Промені, що падають, для наочності зобразимо під певним кутом до поверхні плівки.

Під час розв'язування задач, у яких розглядається накладання когерентних світлових хвиль одна на одну, слід користуватися таким алгоритмом.

1. Виконати схематичний рисунок, якщо необхідно (а це потрібно майже завжди).

Світлові хвилі, що відбиті від поверхні плівки (промінь 1), та світлові хвилі, що відбиті від поверхні лінзи (промінь 2), є когерентними, тому запишемо умову максимумів і мінімумів інтерференції:

∆d = k. (1)

З рисунка бачимо, що геометрична різниця ходу дорівнює подвійній товщині плівки:

∆d = 2h. (2)

Різниця ходу досягається під час поширення світла в плів ці, тому довжина хвилі дорівнює

= . (3)

У задачі треба знайти найменшу товщину плівки, щоб світлові хвилі гасили одна одну, отже, k — найменше непарне число, тобто

k = 1. (4)

Підставимо отримані вирази (2), (3), (4) у формулу (1):

= 1 ∙ 10-7 (м).

h = 0,1 мкм.

Відповідь: 0,1 мкм.

2. Записати умову максимумів і мінімумів інтерференції:

∆d = k. (1)

Тут:

∆d — різниця ходу світлових хвиль, яка показує наскільки відстань, яку пройшла одна з хвиль, що накладаються, більша від відстані, яку пройшла друга хвиля;

— довжина хвилі втому середовищі, де ця хвиля поширювалася;

k — ціле додатне число;

• якщо k — парне, або k = 0, то в разі накладання спостерігається максимум інтерференції (найбільше посилення);

• якщо k — непарне, то спостерігається мінімум інтерференції (найбільше гасіння).

3. Враховуючи умову задачі, знайти (або виразити) ∆d, k і .

4. Підставити отримані вирази у формулу (1) і знайти значення невідомої величини.

3.3.3.* На рисунку показано пучок монохроматичного світла, що проходить через дифракційну ґратку Д, яка має 500 штрихів на один міліметр. Визначте (y нанометрах)довжину хвилі світла. Вважайте, що = 1,4.

Розв'язання

Запишемо формулу дифракційної гратки:

dsin = k = .

Порядок максимуму рахують, починаючи від центрального. Виберемо другий промінь від центрального, отже, k = 2.

Тоді sin = = = = = 0,7.

Враховуючи отримані дані, маємо:

= 7 ∙ 10-7 = 700 ∙ 10-9(м). = 700 нм.

Відповідь: 700 нм.

Зверніть увагу: розв'язання подібних задач слід починати з формули дифракційної ґратки:

dsin = k,

Тут:

d — період дифракційної ґратки, d = , де l — довжина певної ділянки ґратки, N — кількість штрихів на цій ділянці;

— кут, під яким спостерігається максимум k-го порядку;

— довжина світлової хвилі, що проходить крізь ґратку.

Задачі для самостійного розв'язання

3.3.4. Світлова хвиля завдовжки 800 нм надає з повітря у певне середовище. Встановіть відповідність між абсолютним показником заломлення середовища і характеристикою хвилі у цьому середовищі. Швидкість поширення світла у вакуумі становить 3 ∙ 108м/с.

1

2 1,5

3 2

4 2,4

A = 400 нм

Б = 600 нм

В v = 2 ∙ 108

Г v = 1,25 ∙ 108

Д v = 400 ТГц

3.3.5. На рисунку зображено пучок монохроматичного ультрафіолетового світла, яка проходить через дифракційну ґратку Д, що має 2000 штрихів на один міліметр. Який найбільший порядок спектра можна спостерігати за допомогою цієї ґратки? Вважайте, що = 1,4.

А

Б

В

Г

1

2

3

4

Рекомендації до розв'язання.

Знайдіть довжину світлової хвилі та врахуйте, що:

• найбільший кут max, під яким може відхилитися промінь, становить 90°;

• sin90° = l;

• оскільки k — ціле число, то

3.3.6. Два когерентні пучки видимого монохроматичного світла поширюються у воді і потрапляють в одну точку. Визначте, посилиться чи ослабиться в цій точці світло, якщо довжина хвиль у вакуумі дорівнює 600 нм, геометрична різниця ходу — 2,4 мкм, абсолютний показник заломлення води — .

А

Б

В

Г

Максимально

посилиться

Частково

посилиться

Максимально

ослабиться

Частково

ослабиться

3.3.7. Через дифракційну ґратку проходить пучок променів червоного світла з довжиною хвилі 760 нм. Визначте (у мікрометрах) період ґратки, якщо на екрані, який перебуває від ґратки на відстані 1 м, відстань між спектрами першого порядку дорівнює 7,6 см.

Зверніть увагу: якщо кут, під яким спостерігається максимум, є дуже малим, то sіn = tg.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.