Меню Рубрики

Показатель преломления среды с точки зрения волновой теории света

Корпускулярная теория очень просто объясняла явления геометрической оптики, описываемые в терминах распространения световых лучей. С точки зрения волновой теории, лучи — это нормали к фронту волны. Принцип Гюйгенса также позволяет объяснить законы геометрической оптики на основе волновых представлений о природе света.

Закон отражения

Когда световые волны достигают границы раздела двух сред, направление их распространения изменяется. Если они остаются в той же среде, то происходит отражение света.

Отражение света — это изменение направления световой волны при падении на границу раздела двух сред, в результате чего волна продолжает распространяться в первой среде.

Закон отражения света хорошо известен:

Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и отраженный луч лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения.

Направления распространения падающей и отраженной волн показаны на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Отражение света от плоской поверхности

Закон отражения может быть выведен из принципа Гюйгенса. Действительно, допустим, что плоская волна, распространяющаяся в изотропной среде, падает на границу раздела двух сред АС (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Применение принципа Гюйгенса к выводу закона отражения

Достаточно рассмотреть два параллельных луча I и в падающем пучке. Углом падения называют угол между нормалью п к поверхности раздела и падающим лучом I. Плоский фронт AD падающей волны сначала достигнет границы раздела двух сред в точке А, которая станет источником вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса, из нее, как из центра, будет распространяться сферическая волна. Через время

,

то есть с запаздыванием во времени на , луч из падающего пучка придет в точку С, которая в этот момент времени также станет источником вторичной волны. Но, к этому моменту вторичная сферическая волна, распространяющаяся из точки А, уже будет иметь радиус (как и должно быть: ). Мы знаем теперь положение двух точек фронта отраженной волны — С и В. Чтобы не загромождать рисунок, мы не показываем вторичных волн, испущенных точками между А и С, но линия CD будет касательной (огибающей) ко всем из них. Стало быть, действительно является фронтом отраженной волны. Направление ее распространения (лучи II и ) ортогонально фронту CD. Из равенства треугольников ABC и ADC вытекает равенство углов

что, в свою очередь, приводит к закону отражения

На рис. 3.4 представлена интерактивная модель отражения света.

Рис. 3.4. Изучение закона отражения света

Закон преломления

Если световые волны достигают границы раздела двух сред и проникают в другую среду, то направление их распространения также изменяется — происходит преломление света.

Преломление света — это изменение направления распространения световой волны при переходе из одной прозрачной среды в другую.

Направление распространения падающей и преломленной волны показано на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Преломление света на плоской границе раздела двух прозрачных сред

Закон преломления гласит:

Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно для данной пары сред и равно показателю преломления второй среды относительно первой

Здесь показатель преломления среды, в которой распространяется преломленная волна, показатель преломления среды, в которой распространяется падающая волна.

Закон отражения также вытекает из принципа Гюйгенса. Рассмотрим (рис. 3.6) плоскую волну (фронт АВ), которая распространяется в среде с показателем преломления , вдоль направления I со скоростью

Эта волна падает на границу раздела со средой, в которой показатель преломления равен , а скорость распространения

Рис. 3.6. К выводу закона преломления света с помощью принципа Гюйгенса

Время, затрачиваемое падающей волной для прохождения пути ВС, равно

За это же время фронт вторичной волны, возбуждаемой в точке А во второй среде, достигнет точек полусферы с радиусом

В соответствии с принципом Гюйгенса положение фронта преломленной волны в этот момент времени задается плоскостью DC, а направление ее распространения — лучом III, перпендикулярным к DC. Из треугольников и следует

Таким образом, закон преломления света записывается так:

На рис. 3.7 представлена интерактивная модель преломления света на границе раздела двух сред.

Рис. 3.7. Изучение закона преломления

Для еще одной иллюстрации применения принципа Гюйгенса рассмотрим пример.

Пример. На плоскую границу раздела двух сред падает нормально луч света. Показатель преломления среды непрерывно увеличивается от ее левого края к правому (рис. 3.8). Определим, как будет идти луч света в этой неоднородной среде.

Рис. 3.8. Искривление луча света в неоднородной среде

Пусть фронт волны АА подошел к границе раздела сред. Точки раздела сред можно рассматривать как центры вторичных волн. Через время испущенные вторичные сферические волны достигают точек на расстоянии от фронта АА. Поскольку показатель преломления среды растет слева направо, эти расстояния убывают слева направо. Огибающая к вторичным волнам — новый фронт ВВ — повернется. Если теперь взять точки фронта ВВ за источники вторичных волн, то за время они породят волны, образующие фронт СС. Он еще более повернут. Его точки порождают фронт DD и т. д. Проводя нормаль к волновым фронтам в разные моменты времени, получаем путь светового луча в среде с переменным показателем преломления (зеленая линия). Видно, что луч искривляется в сторону увеличения показателя преломления. Аналогия: если притормозить левые колеса автомобиля, его повернет налево. Для света степень «торможения» растет с ростом показателя преломления среды: .

Эта задача имеет отношение к явлению, наблюдающемуся на море. Когда ветер дует с берега, иногда возникает так называемая «зона молчания»: звук колокола с судна не достигает берега. Обычно говорят, что звук относится ветром. Но даже при сильном урагане скорость ветра примерно в 10 раз меньше скорости звука, так что «отнести» звук ветер никак не может. Объяснение заключается в том, что скорость встречного ветра у поверхности моря вследствие трения меньше, чем на высоте. Поэтому скорость звука у поверхности больше, и линия распространения звука загибается кверху, не попадая на берег.

http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects/index.html – Законы преломления, отражения света. Зеркала. Теория и примеры задач. В «Итоговых заданиях» — кроссворд.

http://publ.lib.ru/ARCHIVES/B/. – Тарасов Л.В., Тарасова А.Н., «Беседы о преломлении света».

Принцип Ферма.

Итак, волновая оптика способна объяснить явления отражения и преломления света столь же успешно, как и геометрическая оптика. В основу последней, трактующей явления на основе законов распространения лучей, положен принцип Ферма:

Свет распространяется по такому пути, для прохождения которого требуется минимальное время.

Для прохождения участка пути свету требуется время

где v=с/п — скорость света в среде. Таким образом, время t, затрачиваемое светом на путь от точки 1 до точки 2, равно

Введем величину с размерностью длины, которая называется оптической длиной пути:

Пропорциональность t и L позволяет сформулировать принцип Ферма следующим образом:

Свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна.

Рассмотрим путь света из точки S в точку С после отражения от плоскости АВ (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Применение принципа Ферма к отражению света

Непосредственное попадание света из S в С невозможно из-за экрана. Нам надо найти точку О, отразившись в которой луч попадет в точку С. Среда, в которой проходит луч, однородна. Поэтому минимальность оптической длины пути сводится к минимальности его геометрической длины. Рассмотрим зеркальное изображение S’ точки S. Геометрические длины путей SOC и S’OC равны. Поэтому минимальность длины SOC эквивалентна минимальности длины S’OC. А минимальная геометрическая длина пути из S’ в С будет соответствовать прямой, соединяющей точки S’ и С. Пересечение этой прямой с плоскостью раздела сред дает положение точки О. Отсюда следует равенство углов:

то есть закон отражения света.

Рассмотрим теперь явление преломления света (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Применение принципа Ферма к преломлению света

Определим положение точки О, в которой должен преломиться луч, распространяясь от S к С, чтобы оптическая длина пути L была минимальна. Выражение для L имеет вид

Найдем величину х, соответствующую экстремуму оптической длины пути:

Показатель преломления среды с точки зрения волновой теории света

Вы ошиблись: , где длина волны в вакууме, длина волны в среде. Но это равенство нельзя принимать за определение показателя преломления. Оно является следствием определения показателя преломления через отношение скоростей распространения, а скорость распространения волны связана с длиной волны и ее частотой.

Читайте также:  Какие у вас очки для зрения

Формула верна и может использоваться для экспериментального нахождения показателя преломления непрозрачных сред, но это равенство нельзя принимать за определение показателя преломления. Оно является следствием не только закона преломления, но и свойства поперечности световых волн.

Частота волны в среде не должна меняться, поскольку частицы среды совершают под действием поля проходящей волны вынужденные колебания такой же частоты, что и в первичной волне. Поэтому отношение частот не может являться характеристикой преломляющих свойств среды.

Показатель преломления среды с точки зрения волновой теории света

Познакомить учащихся с закономерностями распространения света на границе раздела двух сред, дать объяснение этого явления с точки зрения волновой теории света.

1 Организационный момент 2
2 Проверка знаний 10 Работа на компьютере с тестом. Тест № 2
3 Объяснение нового материала по теме «Преломление света» 15 Лекция
4 Закрепление изученного материала 15 Работа на компьютере с рабочими листами. Модель «Отражение и преломление света»
5 Подведение итогов 2 Фронтальная беседа
6 Объяснение домашнего задания 1

Домашнее задание: § 61, задача № 1035, 1036.

Наблюдение преломления света.

На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света .

Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. В этом нас могут убедить простые наблюдения. Положим на дно пустого непрозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.

Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред – преломлением света.

Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча (см. рис.), преломленного и перпендикуляра к поверхности раздела сред, восставленного в точке падения. Угол называется углом падения , а угол – углом преломления .

Падающий, отраженный и преломленный лучи нетрудно наблюдать, сделав узкий световой пучок видимым. Ход такого пучка в воздухе можно проследить, если пустить в воздух немного дыма или же поставить экран под небольшим углом к лучу. Преломленный пучок также виден в подкрашенной флюоресцином воде аквариума.

Вывод закона преломления света.
Закон преломления света был известен в Древней Греции, затем установлен опытным путем в XVII веке. Мы его выведем с помощью принципа Гюйгенса.

Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Обозначим скорость волны в первой среде через , а во второй – через .

Пусть на плоскую границу раздела двух сред (например, из воздуха в воду) падает плоская световая волна (см. рис.). Волновая поверхность перпендикулярна лучам и . Поверхности сначала достигнет луч . Луч достигнет поверхности спустя время . Поэтому в момент, когда вторичная волна в точке только начнет возбуждаться, волна от точки уже имеет вид полусферы радиусом

Волновую поверхность преломленной волны можно получить, проведя поверхность, касательную ко всем вторичным волнам во второй среде, центры которых лежат на границе раздела сред. В данном случае это плоскость . Она является огибающей вторичных волн. Угол падения луча равен в треугольнике (стороны одного из этих углов перпендикулярны сторонам другого). Следовательно,

Угол преломления равен углу треугольника . Поэтому

Разделив почленно полученные уравнения, получим:

где – постоянная величина, не зависящая от угла падения.

Из построения (см. рис.) видно, что падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Данное утверждение вместе с уравнением, согласно которому отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред , представляет собой закон преломления света .

Убедиться в справедливости закона преломления можно экспериментально, измеряя углы падения и преломления и вычисляя отношение их синусов при различных углах падения. Это отношение остается неизменным.

Показатель преломления.
Постоянная величина, входящая в закон преломления света, называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой .

Из принципа Гюйгенса не только следует закон преломления. С помощью этого принципа раскрывается физический смысл показателя преломления. Он равен отношению скоростей света в средах, на границе между которыми происходит преломление:

Если угол преломления меньше угла падения , то, согласно (*), скорость света во второй среде меньше, чем в первой.

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды . Он равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе светового луча из вакуума в данную среду.

Пользуясь формулой (**), можно выразить относительный показатель преломления через абсолютные показатели преломления и первой и второй сред.

Действительно, так как

и

где – скорость света в вакууме, то

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой .

Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, то есть от температуры вещества, его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Как правило, для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого меньше, чем для фиолетового.

Поэтому в таблицах значений показателей преломления для разных веществ обычно указывается, для какого света приведено данное значение и в каком состоянии находится среда. Если таких указаний нет, то это означает, что зависимостью от указанных факторов можно пренебречь.

В большинстве случаев приходится рассматривать переход света через границу воздух – твердое тело или воздух – жидкость, а не через границу вакуум – среда. Однако абсолютный показатель преломления твердого или жидкого вещества отличается от показателя преломления того же вещества относительно воздуха незначительно. Так, абсолютный показатель преломления воздуха при нормальных условиях для желтого света равен приблизительно 1,000292. Следовательно,

Ф. И. ___________________________________________

    Выставьте показатель преломления 1,5.

Определите, при каком угле падения при переходе из одной среды в другую луч не отклоняется от первоначального направления распространения.

Расположите осветитель на отметке . Чему равен угол падения?

Чему равен угол преломления?

На какой угол отклонился луч света от первоначального направления?

Увеличьте угол падения до . Чему равен угол преломления?

Сравните угол падения и угол преломления при переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную.

Ответ: угол падения при переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную больше, чем угол преломления .

Поставьте осветитель на отметку . Чему равен угол падения?

Чему равен угол преломления?

Уменьшите угол падения на . Чему равен угол падения?

Чему равен угол преломления?

Сравните угол падения и угол преломления при переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную.

Ответ: угол падения меньше угла преломления при переходе луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную .

Установите осветитель на отметку . Выставьте показатель преломления 1,4. Чему равен угол преломления?

Соответствует ли это закону преломления света?

Ответ: да, если считать 1,4 округлением получаемого по закону преломления значения для данных углов:

Как изменится величина угла преломления, если увеличить показатель преломления (угол падения оставить прежним)?

Ответ: с увеличением показателя преломления величина угла преломления уменьшается .

При каком показателе преломления не будет наблюдаться явление преломления?

Что можно сказать об оптической плотности этих сред?

Показатель преломления среды с точки зрения волновой теории света

Оптика – раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а также его взаимодействие с веществом. Учение о свете принято делить на три части:

  • геометрическая или лучевая оптика , в основе которой лежит представление о световых лучах;
  • волновая оптика , изучающая явления, в которых проявляются волновые свойства света;
  • квантовая оптика , изучающая взаимодействие света с веществом, при котором проявляются корпускулярные свойства света.

В настоящей главе рассматриваются две первые части оптики. Корпускулярные свойства света будут рассматриваться в гл. V.

Геометрическая оптика

3.1. Основные законы геометрической оптики

Основные законы геометрической оптики были известны задолго до установления физической природы света.

Закон прямолинейного распространения света : в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Опытным доказательством этого закона могут служить резкие тени, отбрасываемые непрозрачными телами при освещении светом источника достаточно малых размеров («точечный источник»). Другим доказательством может служить известный опыт по прохождению света далекого источника сквозь небольшое отверстие, в результате чего образуется узкий световой пучок. Этот опыт приводит к представлению о световом луче как о геометрической линии, вдоль которой распространяется свет. Следует отметить, что закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны. Таким образом, геометрическая оптика, опирающаяся на представление о световых лучах, есть предельный случай волновой оптики при . Границы применимости геометрической оптики будут рассмотрены в разделе о дифракции света.

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а часть пройдет через границу и продолжит распространяться во второй среде.

Закон отражения света : падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости ( плоскость падения ). Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления света : падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

Закон преломления был экспериментально установлен голландским ученым В. Снеллиусом в 1621 г.

Постоянную величину называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления .

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Законы отражения и преломления находят объяснение в волновой физике. Согласно волновым представлениям, преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости их распространения во второй среде υ2:

Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света в вакууме к скорости света υ в среде:

Рис 3.1.1 иллюстрирует законы отражения и преломления света.

Рисунок 3.1.1.

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления называют оптически менее плотной.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного отражения , то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол αпр, который называется предельным углом полного внутреннего отражения (см. рис. 3.1.2).

Для угла падения ; значение .

Если второй средой является воздух (), то формулу удобно переписать в виде
где – абсолютный показатель преломления первой среды.

Для границы раздела стекло–воздух () критический угол равен , для границы вода–воздух () .

Рисунок 3.1.2.

Явление полного внутреннего отражения находит применение во многих оптических устройствах. Наиболее интересным и практически важным применением является создание волоконных световодов , которые представляют собой тонкие (от нескольких микрометров до миллиметров) произвольно изогнутые нити из оптически прозрачного материала (стекло, кварц). Свет, попадающий на торец световода, может распространяться по нему на большие расстояния за счет полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис 3.1.3). Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой .

Тесты 7 Волновая и квантовая оптика

7. Волновая и квантовая оптика

1. При переходе света из вакуума (воздуха) в какую-либо оптически прозрачную среду (воду, стекло) остается неизменной …

1) частота колебаний в световой волне

2) длина волны3)скорость распространения

2. Показатель преломления среды , с точки зрения волновой теории света, равен…

1) , где – скорость света в вакууме,скорость света в среде

2) , где – угол падения, соответствующий полной поляризации отраженного луча

3) , где длина волны в вакууме,длина волны в среде

4) , где частота волны в вакууме,частота волны в среде

3. Свет переходит из оптически более плотной среды с показателем преломления в оптически менее плотную с показателем преломления. При угле падения лучейпроисходит …

1) полное отражение света от прозрачной среды

2) интерференционное гашение отраженного луча

3) полная поляризация отраженного луча

4) поворот плоскости поляризации

4. Когерентными называются волны, которые имеют…

1) одинаковую поляризованность и постоянную разность фаз

2) одинаковые амплитуды и фазы

3) одинаковые интенсивности

4) разные длины волн, но одинаковые фазы

5. Когерентные волны с начальными фазами ии разностью ходапри наложении максимально ослабляются при выполнении условия (к = 0, 1, 2 ) …

1) 1) 3) 4)

6. Тонкая пленка, освещенная белым светом, вследствие явления интерференции в отраженном свете имеет зеленый цвет. При уменьшении показателя преломления пленки ее цвет….

1) станет красным 2) не изменится 3) станет синим

7. Тонкая пленка, освещенная белым светом, вследствие явления интерференции в отраженном свете имеет зеленый цвет. При уменьшении толщины пленки ее цвет….

1) станет красным 2) не изменится 3) станет синим

8. При интерференции когерентных лучей с длиной волны 400 нм максимум второго порядка возникает при разности хода …

1) 100 нм 2) 200 нм 3) 400 нм 4) 800 нм

9. Разность хода двух интерферирующих лучей равна . Разность фаз колебаний равна …

1) 30 0 2) 60 0 2) 90 0 4) 45 0

10. Для т. А оптическая разность хода лучей от двух когерентных источников S1 и S2 равна 1,2 мкм. Если длина волны в вакууме 600 нм, то в т. А будет наблюдаться.

1) максимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн

2) максимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн

3) минимум интерференции, так как разность хода равна четному числу полуволн

4) минимум интерференции, так как разность хода равна нечетному числу полуволн

11. Из приведенных утверждений, касающихся сложения волн, верным является следующее утверждение:

1) при интерференции когерентных волн одинаковой интенсивности суммарная интенсивность равна учетверенной интенсивности каждой волны

2) при сложении когерентных волн суммарная интенсивность равна сумме интенсивностей складываемых волн

3) суммарная интенсивность при интерференции двух когерентных волн зависит от разности фаз интерферирующих волн

12. В данную точку пространства пришли две световые волны с одинаковым направлением колебаний вектора , периодамиии начальными фазамии. Интерференция наблюдается в случае …

1) 2)

3) 4)

13. На пути одного из интерферирующих лучей помещается стеклянная пластинка толщиной 2 мкм. Свет падает на пластинку нормально. Показатель преломления стекла n = 1,5; длина волны света λ =750 нм. Число полос, на которое сместится интерференционная картина, равно…

1)2) 1) 2)3)4)

15. Если закрыть n открытых зон Френеля, а открыть только первую, то амплитудное значение вектора напряженности электрического поля…

1) увеличится в 2 раза 2) не изменится 3) уменьшится в 2 раза

16. Разность хода между лучами исоседних зон Френеля равна…1) 2)3)4) 0

17. Угол дифракции в спектре k–ого порядка больше для …

1) красных лучей 2) зеленых лучей

3) фиолетовых лучей 4) жёлтых лучей

18. Одна и та же дифракционная решетка освещается различными монохроматическими излучениями с разными интенсивностями. Какой рисунок соответствует случаю освещения светом с наибольшей длиной волны? 1) 2) 3)4)

18. Одна и та же дифракционная решетка освещается различными монохроматическими излучениями с разными интенсивностями. Какой рисунок соответствует случаю освещения светом с наименьшей частотой?

1)2) 3) 4)

19. Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. Какой рисунок иллюстрирует положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой с наименьшей постоянной решетки?

1) 2)3) 4)

20. Постоянная d решетки и число N щелей двух решеток соотносятся следующим образом …

1)2)

3) 4)

21. Пучок естественного света проходит через два идеальных поляризатора. Интенсивность естественного света равна , угол между плоскостями пропускания поляризаторов равен. Согласно закону Малюса интенсивность света после второго поляризатора равна.

1) 2) 3)4)

22. На пути естественного света помещены две пластинки турмалина. После прохождения пластинки 1свет полностью поляризован. Если J1и J2 – интенсивности света, прошедшего пластинки1и2соответственно, и J2= 0, то угол между направлениями OO и O’O’ равен…

1)30 0 2) 60 0 3) 90 0 4) 0 0

23. Угол между плоскостями пропускания двух поляризаторов равен . Если угол увеличить в 2 раза, то интенсивность света, прошедшего через оба поляризатора …

1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в раз

3) увеличится в 3 раза 4) станет равной нулю

24. При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован при угле падения 60 о . При этом угол преломления равен…

1) 30 0 2) 60 0 3) 90 0 4) 45 0

25. На диэлектрическое зеркало под углом Брюстера падает луч естественного света. Для отраженного и преломленного луча справедливы утверждения .

1) отраженный луч поляризован частично

2) отраженный луч поляризован полностью

3) преломленный луч полностью поляризован

26. При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован. Угол преломления равен 30 о . Тогда показатель преломления диэлектрика равен…

1) 2)3) 2,0 4) 1,5

27. Зависимость показателя преломления n вещества от длины световой волны  при нормальной дисперсии отражена на рисунке…

1)2)3)

28. При прохождении белого света через трехгранную призму наблюдается его разложение в спектр. Это явление объясняется…

1) дисперсией света 2) интерференцией света 3) дифракцией света

29. Электромагнитная теория света и теорема классической физики о равнораспределении энергии системы по степеням свободы, будучи применены к тепловому равновесному излучению, приводят к… 1) гипотезе квантов 2)тепловой смерти Вселенной

3) ультрафиолетовой катастрофе

30. Постоянную Стефана – Больцмана теоретически можно определить с помощью…

1) закона смещения Вина 2) закона Стефана – Больцмана

3) закона Кирхгофа 4) формулы Планка

31. Абсолютно черное тело и серое тело имеют одинаковую температуру. При этом интенсивность излучения…

1) определяется площадью поверхности 2) больше у серого тела

3) одинаковая у обоих тел 4) больше у абсолютно черного тела

32. На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от частоты при различных температурах. Наибольшей температуре соответствует график… 1 2 3

33. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от частоты излучения для температур и() верно представлено на рисунке …

1)2)3)

34. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от длины волны для температур и() верно представлено на рисунке …

1)2)3)

35. На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при T=6000K. Если температуру тела уменьшить в 4 раза, то длина волны,

соответствующая максимуму излучения абсолютно черного тела, … 1) уменьшится в 4 раза 2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 2 раза 3) увеличится в 4 раза

36. На рисунке показаны кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Если кривая 2 соответствует спектру излучения абсолютно черного тела при температуре 1500 К, то кривая 1 соответствует температуре (в К) …

1) 6000 2) 3000 3) 1000 4) 750

37. На рисунке приведены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если E– освещенность фотоэлемента, а— частота падающего на него света, то…1),2),

3) ,4),

38. На рисунке приведены две вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Если E– освещенность фотоэлемента, а— частота падающего на него света, то для данного случая справедливы соотношения…1)3),4),

39. Катод вакуумного фотоэлемента освещается светом с энергией квантов 10 эВ. Если фототок прекращается при подаче на фотоэлемент запирающего напряжения 4 В, то работа выхода электронов из катода равна …

1) 14 эВ 2) 6 эВ 3) 2,5 эВ 4) 0,4 эВ

40. На рисунке приведена вольт — амперная характеристика (ВАХ) фотоприемника с внешним фотоэффектом. На графике этой ВАХ попаданию всех, вылетевших в результате фотоэмиссии электронов, на анод фотоприемника соответствует область …

41. Интенсивность монохроматического света, падающего на катод фотоэлемента, увеличилась в два раза. В результате этого …

1) максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличилась в два раза

2) фототок насыщения увеличился в два раза

3) задерживающая разность потенциалов уменьшилась в два раза

42. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?

1) Уменьшится 2) Увеличится3) Не изменится

43. Свет, падающий на металл, вызывает эмиссию электронов из металла. Если интенсивность света уменьшается, а его частота остаётся неизменной, то…

1) количество выбитых электронов уменьшается, а их кинетическая энергия остается неизменной

2) количество выбитых электронов увеличивается, а их кинетическая энергия уменьшается

3) количество выбитых электронов и их кинетическая энергия увеличивается

4) количество выбитых электронов остается неизменным, а их кинетическая энергия увеличивается

44. Кинетическая энергия электронов при внешнем фотоэффекте увеличивается, если…

1) увеличивается работа выхода электронов из металла

2) уменьшается работа выхода электронов из металла

3) уменьшается энергия падающего кванта

45. Металл облучают светом с длиной волны. Красная граница фотоэффекта для этого металла равна, работа выхода –A. Если , томаксимальная кинетическая энергия вырванных электронов …

1) 0, фотоэффект не происходит 2)3)4)

46. Металлический шарик в вакууме облучают неограниченно долго светом с длиной волны, меньшей красной границы фотоэффекта для этого металла: .Фотоэффект на поверхности шарика продолжается до тех пор, пока… 1) шарик не нагреется до температуры плавления и не расплавится

2) потенциал шарика не сравняется с задерживающим потенциалом

3) все свободные электроны не вылетят из шарика

47 . На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол. Если импульс падающего фотона, то импульс электрона отдачи (в тех же единицах) равен…

1) 2) 1,5 3) 4)

48. На рисунке показаны направления падающего фотона (), рассеянного фотона (’) и электрона отдачи (e). Угол рассеяния 90°, направление движения электрона отдачи составляет с направлением падающего фотона угол. Если импульс рассеянного фотона, то импульс падающего фотона (в тех же единицах) равен…

1)2) 4 3) 4) 1

49. Если увеличить в 2 раза объемную плотность световой энергии, то давление света…

1) останется неизменным 2) увеличится в 2 раза

3) увеличится в 4 раза 4) уменьшится в 2 раза

50. Если зеркальную пластинку, на которую падает свет, заменить на зачерненную той же площади, то световое давление …

1) останется неизменным 2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 2 раза 4)увеличится в 4 раза

51. Один и тот же световой поток падает нормально на абсолютно белую и абсолютно черную поверхность. Отношение давления света на первую и вторую поверхности равно …

52. На зеркальную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, увеличить в 2 раза, а зеркальную пластинку заменить черной, то световое давление .

1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза

3) останется неизменным 4) уменьшится в 4 раза

53. Давление света зависит от …

1) энергии фотона 2) скорости света в среде

3) степени поляризованности света

4) показателя преломления вещества, на которое падает свет

54. На непрозрачную поверхность направляют поочередно поток одинаковой интенсивности фиолетовых, зеленых, красных лучей. Давление света на эту поверхность будет наибольшим для лучей …

1) красного света 2) фиолетового света 3)зеленого света

55. Одинаковое количество фотонов с длиной волны нормально падает на непрозрачную поверхность. Наибольшее давление свет будет оказывать в случае …

1) λ = 400 нм, поверхность абсолютно черная

2) λ = 700 нм, поверхность абсолютно черная

3) λ = 400 нм, поверхность – идеальное зеркало

4) λ = 700 нм, поверхность – идеальное зеркало

Источники:

Популярные записи