Сборник задач для практических занятий по физике - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Билеты для проведения итоговой аттестации по физике 1 106.25kb.
Сборник задач и упражнений по гидромеханикЕ для практических занятий... 5 666.22kb.
Сборник задач по физике 7-9», М. «Просвещение»,2007 год «Самостоятельные... 1 42.26kb.
Методические рекомендации и сборник задач по физике для учащихся... 5 809.79kb.
Инновационная образовательная программа 6 340.69kb.
Сборник качественных задач по физике: для 7 9 кл общнобр учреждений /А. 1 51.84kb.
А. В. Пёрышкин «Сборник задач по физике 7-9 классы» 10 1353.3kb.
Об обеспечении образовательного процесса оборудованными учебными... 1 226.82kb.
Об обеспечении образовательного процесса оборудованными учебными... 1 50.57kb.
Об обеспечении образовательного процесса оборудованными учебными... 1 37.06kb.
Справка №4 об обеспечении образовательного процесса оборудованными... 1 83.79kb.
Самостоятельная работа Лекции Семинары Лаб работы 100 51 18 1 19.94kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Сборник задач для практических занятий по физике - страница №1/4



Федеральное агентство по образованию
Вологодский государственный технический университет

Кафедра физики


ФИЗИКА


Сборник задач для практических занятий по физике

Для студентов технических специальностей

Часть 2

Вологда


2006

УДК 53 (07.072)


Сборник задач для практических занятий по физике. Часть 2 – Вологда: ВоГТУ, 2006 – 33 с.

В сборнике приведены указания к самостоятельной работе студентов при подготовке к практическим занятиям по соответствующей теме курса общей физики, вопросы для экспресс – контроля и список задач для решения под руководством преподавателя на практических занятиях.

Сборник задач предназначен для студентов дневного отделения, изучающих физику в течении трех семестров.

Утверждено редакционно издательским советом ВоГТУ.

Составитель: Л.В.Белан-Гайко, кандид. физ.-мат.наук, доцент кафедры физики ВоГТУ

Рецензент: А.Г.Дрижук, канд.физ.-мат.наук, проректор по учебной работе многопрофильного лицея

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТОВЫХ ВОЛН


Цель – усвоить понятие интерференции, способы получения и расчета интерференционных картин, применение интерференции.
Указания к самостоятельной работе.
Подготовиться к занятию по конспекту лекций и учебным пособиям [1, стр. 347-370; 2, стр. 347-358]. Найти ответы на контрольные вопросы. Иметь ясное представление том, что в интерференции проявляются волновые свойства света, интерференционная картина может наблюдаться только при наложении когерентных световых волн, а само понятие когерентности относительно. Познакомиться с методами получения когерентных световых волн и особенностями интерференции света в тонких пленках.
Вопросы для экспресс - контроля.


  1. Какие волны называются когерентными? Что такое временная когерентность, пространственная когерентность? Дайте понятие времени когерентности, длины когерентности.

  2. В чем заключается интерференция световых волн? В чем отличие интерференции световых волн от сложения некогерентных волн?

  3. Почему невозможно осуществление двух когерентных источников света обычного типа? Какой метод используется в оптике для получения когерентных волн?

  4. От чего зависит ширина интерференционной полосы?

  5. В чем заключается условие интерференционного максимума, минимума?

  6. Приведите условие максимумов при интерференции света, отраженного от тонкой пластинки.

  7. Что такое кольца Ньютона и как определяются радиусы световых колец Ньютона в отраженном свете?

  8. Как определяются радиусы светлых колец Ньютона в проходящем свете?




  1. *Плоская монохроматическая световая волна падает нормально на диафрагму с двумя узкими щелями, отстоящими друг от друга на расстояние мм. На экране, расположенном за диафрагмой на расстоянии см, образуется система интерференционных полос. На какое расстояние и в какую сторону сместятся эти полосы, если одну из щелей перекрыть стеклянной пластинкой толщиной мкм?

  2. *На рисунке показана схема интерферометра, служащего для измерения показателей преломления прозрачных веществ.

S – узкая щель, освещаемая монохроматическим светом с нм; Л-линза; 1 и 2 – две одинаковые трубки с воздухом, длина каждой из которых см; Д – диафрагма с двумя щелями; Э – экран.



Когда воздух в трубке 1 заменили аммиаком, то интерференционная картина сместилась вверх на экране на полос. Показатель преломления воздуха . Определить показатель преломления аммиака.

  1. Электромагнитная волна падает нормально на границу раздела двух изотропных диэлектриков с показателями преломления и . Воспользовавшись условиями непрерывности тангенциальной составляющей вектора на границе раздела и законом сохранения энергии, показать, что на границе раздела вектор :

    1. проходящей волны не испытывает скачка фазы;

    2. отраженной волны испытывает скачок фазы на , если отражение происходит от оптически более плотной среды.

  2. *Найти минимальную толщину пленки с показателем преломления 1,33, при которой свет с длиной волны 0,64 мкм испытывает максимальное отражение, а свет с длиной волны 0,40 мкм не отражается совсем.

  3. Монохроматический свет проходит через отверстие в экране Э и, отразившись от тонкой плоско-параллельной стеклянной пластинки П, образует на экране систему интерференционных равного наклона. Толщина пластинки , расстояние между ней и экраном . радиусы i-го и k-го темных колец и . Учитывая, что , найти длину волны света.

  4. *Свет с длиной волны мкм от удаленного точечного источника падает нормально на поверхность стеклянного клина. В отраженном свете наблюдают систему интерференционных полос, расстояние между соседними максимумами которых на поверхности клина мм. Найти:

    1. угол между гранями клина;

    2. степень монохроматичности света (), если исчезновение интерференционных полос наблюдается на расстоянии см от вершины клина.

  5. *Сферическая поверхность плоско-выпуклой линзы соприкасается со стеклянной пластинкой. Пространство между линзой и пластинкой заполнено сероуглеродом. Показатели преломления линзы, сероуглерода и пластинки равны соответственно , и . Радиус кривизны сферической поверхности линзы см. Определить радиус пятого темного кольца Ньютона в отраженном свете с мкм.

  6. Поверхность стеклянной пластинки просветлена для желтой области спектра. Показатель преломления просветляющей пленки для желтых лучей 1,28. Какую долю падающего потока отразит пластинка в желтой ( мкм) и фиолетовой ( мкм) областях спектра? Показатели преломления стекла и пленки для фиолетовых лучей считать на 0,01 больше соответствующих показателей преломления для желтых лучей.

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА


Цель – изучить особенности двух видов дифракции и понять каким образом явление дифракции может быть использовано для изучения спектрального состава излучения.
Указания к самостоятельной работе.
Изучить материал по конспекту лекций и учебным пособиям [1, стр. 382-421; 2, стр. 361-371]. Обратить внимание на то, что дифракция, как и интерференция, представляет собой общеволновое явление, свойственное всем видам волн независимо от их природы. Уяснить принцип Гюйгенса – Френеля, применяемый для расчета и объяснения дифракционных и некоторых других явлений в теории волн и сущность метода зон Френеля. Обратить внимание на различие двух видов дифракции – дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера. Изучить дифракцию рентгеновского излучения.
Вопросы для экспресс - контроля.


  1. Что такое дифракция волн? В чем заключается принцип Гюйгенса-Френеля?

  2. В чем состоит метод зон Френеля? Почему действие зон на точку наблюдения убывает с ростом номера зон? К чему сводится действие всей совокупности зон?

  3. Какой вид имеет дифракционная картина при дифракции Френеля на круглом отверстии? Какими будут освещенности в центральной точке экрана, если отверстие открывает одну, две, три и множество зон Френеля?

  4. Какой вид имеет дифракционная картина при дифракции Фраунгофера на одной щели? Условия максимума и минимума при дифракции на одной щели?

  5. Что общего между интерференцией соответствующих световых лучей в дифракционной решетке и многолучевой интерференцией от вибраторов, расположенных вдоль прямой?

  6. Приведите зависимость интенсивности дифрагированных на решетке лучей от синуса угла дифракции. Запишите условия главных максимумов, главных минимумов и добавочных минимумов.

  7. Как посредством дифракционной решетки определяется спектральный состав оптического излучения? Что такое угловая и линейная дисперсии дифракционной решетки?

  8. Дайте определение разрешающей способности дифракционной решетки.

  9. При каком условии можно наблюдать дифракцию рентгеновских лучей. Приведите формулу Вульфа-Брэгга. Какой угол называют углом скольжения?




  1. *Точечный источник света с длиной волны мкм расположен на расстоянии см перед диафрагмой с круглым отверстием радиуса мм. Найти расстояние от диафрагмы до точки наблюдения, для которой число зон Френеля в отверстии составляет .

  2. Плоская монохроматическая световая волна с интенсивностью падает нормально на непрозрачный экран с круглым отверстием. Какова интенсивность света за экраном в точке, для которой отверстие:

    1. равно первой зоне Френеля; внутренней половине первой зоны;

    2. сделали равным первой зоне Френеля, а затем закрыли его половину (по диаметру)?

  3. *Свет с длиной волны падает нормально на длинную прямоугольную щель ширины . Найти угловое распределение интенсивности света при фраунгоферовой дифракции, а также угловое положение минимумов и угловое положение максимумов первого, второго и третьего порядков.

  4. *Свет с длиной волны 535 нм падает нормально на дифракционную решетку. Найти ее период, если одному из фраунгоферовых максимумов соответствует угол дифракции 350 и наибольший порядок спектра равен пяти.

  5. *Свет падает нормально на прозрачную дифракционную решетку ширины см, имеющую 200 штрихов на миллиметр. Исследуемый спектр содержит спектральную линию с нм, которая состоит из двух компонент, отличающейся по длине волны на нм. Найти:

    1. в каком порядке спектра эти компоненты будут разрешены;

    2. наименьшую разность длин волн, которую может разрешить эта решетка в области нм.

  6. *Угловая дисперсия дифракционной решетки для излучения некоторой длины волны (при малых углах дифракции) составляет 5 нм. Определить разрешающую способность этой решетки для излучения той же длины волны, если ширина решетки равна 2 см.

  7. На дифракционную решетку нормально ее поверхности падает монохроматический свет с нм. За решеткой находится линза, в фокальной плоскости которой расположен экран. На экране наблюдается дифракционная картина под углом дифракции 0. При каком главном фокусном расстоянии линзы, линейная дисперсия решетки равна 0,5 мм/нм?

  8. Узкий пучок рентгеновских лучей падает под углом скольжения 0 на естественную грань монокристалла NaCl, плотность которого г/см3. При зеркальном отражении от этой грани образуется максимум второго порядка. Определить длину волны излучения.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ


Цель – познакомиться с явлениями дисперсии диэлектрической проницаемости, поглощением и рассеянием света, изучить свойства, способы получения и применение поляризованного света.
Указания к самостоятельной работе.
Изучите материал к конспекту лекций и по учебным пособиям [1, стр. 428-439, 452-460; 2, стр. 377-398] ответьте на контрольные вопросы, Обратите внимание на то, чем отличается частично-поляризованный свет от поляризованного, и что степень поляризации света определяется выражением:

;

где и – максимальная и минимальная интенсивности света, пропускаемого анализатором.



При изучении дисперсии диэлектрической проницаемости выясните отличие фазовой и групповой скорости световых волн.
Вопросы для экспресс - контроля.


  1. Чем отличается естественный свет от поляризованного? Какую волну называют плоскополяризованной, эллиптически поляризованной, поляризованной по кругу?

  2. Какие способы получения плоскополяризованного света Вам известны?

  3. В чем заключается закон Брюстера? Каков угол между отраженным и преломленным лучами при падении на границу диэлектрика под углом Брюстера? В какой плоскости поляризован отраженный луч?

  4. Что такое частично поляризованный свет? Как определяется степень поляризации.

  5. Сформулируйте закон Малюса.

  6. Какие среды называются анизотропными? В чем заключается особенность прохождения света через анизотропные среды?

  7. Какой луч называется обыкновенным? Необыкновенном? В каких плоскостях они поляризованы?

  8. Что такое оптическая ось кристалла? Каким свойством обладает волна, распространяющая вдоль этой оси?

  9. Какие одноосные кристаллы называются положительными и какие отрицательными?

  10. Что такое дисперсия световых волн? Какую дисперсию называют нормальной и какую – аномальной?

  11. Как зависит квадрат показателя преломления от частоты падающей волны?

  12. Почему области аномальной дисперсии являются и областями поглощения?

  13. В чем заключается закон Бугера? Каков физический смысл коэффициента поглощения?




  1. *Пучок естественного света падает на систему из шести николей, плоскость пропускания каждого из которых повернута на угол 0 относительно плоскости пропускания предыдущего николя. Какая часть светового потока проходит через эту систему?

  2. *На пути частично поляризованного пучка поместили николь. При повороте николя на угол 0 из положения, соответствующего максимуму пропускания света, интенсивность прошедшего света уменьшилась в раза. Найти степень поляризации падающего света.

  3. *Показать с помощью формул Френеля, что отраженный от поверхности диэлектрика свет будет полностью поляризован, если угол падения удовлетворяет условию , где - показатель преломления диэлектрика. Каков при этом угол между отраженным и преломленным лучами?

  4. На плоскопараллельную стеклянную пластинку падает под углом Брюстера узкий пучок света интенсивности . Определить с помощью формул Френеля:

    1. интенсивность луча, прошедшего через пластинку, если падающий свет линейно поляризован, причем плоскость колебаний его перпендикулярна к плоскости падения;

    2. степень поляризации прошедшего через пластинку пучка, если падающий свет – естественный.

  5. *Построить по Гюйгенсу волновые фронты и направление распространения обыкновенного и необыкновенного лучей в положительном одноосном кристалле, оптическая ось которого:

    1. перпендикулярна к плоскости падения и параллельна поверхности кристалла;

    2. лежит в плоскости падения и параллельна поверхности кристалла;

    3. лежит в плоскости падения под углом 45о к поверхности кристалла и свет падает перпендикулярно к оптической оси.

  6. Кварцевая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси, помещена между двумя скрещенными николями так, что ее оптическая ось составляет угол 45о с главными направлениями николей. При какой минимальной толщине пластинки свет с нм будет проходить через эту систему с максимальной интенсивностью, а свет с нм будет сильно ослаблен? Разность показателей преломления обыкновенных и необыкновенных лучей для обеих длин волн считать равной .

  7. Выразить групповую скорость через фазовую скорость и дисперсию фазовой скорости, а также через фазовую скорость и дисперсию показателя преломления. Найти зависимость между и для следующих законов дисперсии :

    1. ;

    2. ;

( - длина волны, - волновое число).

  1. Из некоторого вещества изготовили две пластинки: одну толщиной мм, другую – мм. Введя поочередно эти пластинки в пучок монохроматического света, обнаружили, что первая пластинка пропускает светового потока, вторая - . Найти линейный показатель поглощения этого вещества. Вторичным отражением пренебречь.

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА СВЕТА.


Цель – изучить физические величины, характеризующие тепловое излучение и научиться применять законы теплового излучения для определения этих величин; рассмотреть явления, свидетельствующие о квантовых свойствах излучения.
Указания к самостоятельной работе
Для понимания законов теплового излучения следует прежде всего усвоить величины, характеризующие излучение в пространстве: поток излучения, энергетическую светимость, спектральную плотность энергетической светимости. Используя конспект лекций и учебные пособия [3, стр. 7-26, 35-47; 2, стр. 400-408, 410-418] понять смысл законов Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина, Релея-Джинса и необходимость гипотезы Планка для объяснения закономерностей теплового излучения, изучить совокупность явлений, которые можно понять, исходя из кантовой природы излучения (фотоэффект, эффект Комптона, давление света).
Вопросы для экспресс – контроля


  1. Что такое фотоны?

  2. Запишите законы сохранения энергии и импульса для процессов взаимодействия фотонов с частицами вещества.

  3. Какие закономерности внешнего фотоэффекта нельзя объяснить в рамках классической физики?

  4. Что представляет собой формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта?

  5. В чем сущность эффекта Комптона? Какой физический смысл комптоновской длины волны?

  6. Дайте определение основных характеристик равновесного теплового излучения.

  7. Что такое абсолютно черное тело, серое тело?

  8. В чем состоит гипотеза Планка?

  9. Сформулируйте законы теплового излучения абсолютно черного тела.




  1. *В спектре Солнца максимум спектральной плотности энергетической светимости приходится на длину волны мкм. Приняв, что Солнце излучает как абсолютно черное тело, найти интенсивность солнечной радиации (плотность потока излучения) вблизи Земли за пределами ее атмосферы.

  2. *Определить установившуюся температуру тонкой пластинки, расположенной вблизи Земли за пределами ее атмосферы перпендикулярно лучам Солнца. Считать температуру пластинки одинаковой во всех ее точках. Пластинка является:

    следующая страница >>



Постоянно обожаемая женщина теряет чувство реальности. Зыгмунт Калужиньский
ещё >>