Материал: тесты оптика экз нова

16. Волновая оптика. Интерференция. Дифракция. Поляризация. Дисперсия.

1.16. Во сколько раз в опыте Юнга нужно изменить расстояние до экрана, чтобы пятая светлая полоса оказалась на том же расстоянии от нулевой полосы, что и третья светлая полоса в прежней картине?

Ответ: 1) увеличить в 3 раза; 2) увеличит в 2раза; 3) увеличить в 4/3 раза; 4) увеличить в 5/3ра

2.16. На пути одного из интерферирующих лучей с длиной волны λ помещается стеклянная пластинка толщиной l, показатель преломления стекла п. Определить, на сколько полос при этом сместится интерференционная картина. Ответ: 1) ∆ N= l(n-2)/λ; 2) ∆ N= l(n-1)/λ; 3) ∆ N= λ(n-1)/l; 4) ∆ N= l(n-0.5)/λ;

3.16. При интерференции когерентных лучей с длиной волны 500нм максимум 4 порядка будет наблюдаться при разности хода: Ответ: 1) 2000нм, 2) 1000нм, 3) 500нм, 4) 1500нм.

Из условия задачи видно, что  нм, k=4 (максимум первого порядка). Условием интерференционного максимума для разности хода является   (нм) Ответ

4.16. Чему равна разность хода лучей, имеющих разность фаз π рад.

Ответ: 1) λ/2; 2) λ, 3) 3 λ/2; 4) 2 λ.

5.16. Определить число штрихов на 1 мм дифракционной решетки, если углу 300 соответствует

максимум четвертого порядка для монохроматического света с длиной волны 0,5 мкм.

Ответ:

1) 100 (1/мм); 2) 200 (1/мм); 3) 250 (1/мм); 4) 400 (1/мм).

6.16. Какова должна быть постоянная дифракционной решетки, чтобы в первом порядке был разрешен дублет натрия λ₁=589нм и λ₂=589,6нм. Ширина решетки а=2,5см.

Ответ:

1) 0,5мкм; 2) 2,5мкм; 3) 25,4мкм; 4) 37,2мкм.

7.16. Как поляризован падающий луч, если при переходе из воздуха в стекло отраженный луч отсутствует?

Ответ:

1) поляризован в плоскости падения;

2) Поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения;

3) не поляризован;

4) поляризован в плоскости под углом π/4 к плоскости падения.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает. Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения

8.16. Определить показатель преломления стекла, если при отражении от него отраженный луч полностью поляризован при угле преломления 300.

Ответ:

1) 1,33; 2) 1,5; 3) 1,73; 4) 1,9.

9.16. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора составляет 30 ⁰. Определите изменение интенсивности прошедшего через них света I₁/I₂, если угол между главными плоскостями увеличить до 45⁰.

Ответ:

1) 2; 2) 2,5; 3) 1,5; 4) 1.

10.16. Интенсивность естественного света, прошедшего через два николя уменьшилась в 8 раз. Пренебрегая поглощением, определите угол α между главными плоскостями николей.

Ответ: 1) α = π/4; 2) α = π/5; 3) α = π/3: 4) α = π/2.

Io/I=8; Io/I = 2/cos^2(фи). cos^2(фи) = 2/8=0,25; сos(фи) =0,5; фи=60 град. При решении использован закон Малюса.

11.16. Параллельный пучок света падает нормально на пластинку исландского шпата толщиной 50мкм, вырезанную параллельно оптической оси. Принимая, что показатели преломления исландского шпата для обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно равны п_о =1,66 и п_е = 1,49, определите разность хода этих лучей после прохождения через пластинку.

Ответ:

1) 8,5мкм; 2) 85мкм; 3) 0,17мкм; 4) 4,25мкм.

12.16. Определите толщину кварцевой пластинки, для которой угол поворота плоскости поляризации монохроматического света определенной длины волны φ = π. Удельное вращение для кварца лучей данной длины волны равно [α] = 0,52рад/мм.

Ответ:

1) 6,04мм; 2) 12,08мм; 3) 1,56мм; 4) 3,12мм.

Решение: Угол поворота φ пропорционален толщине кристалла ∆х φ=α*∆х ∆х=φ/α=π/0,52=6 мм

13.16. Угол между плоскостями пропускания (поляризации) поляризатора и анализатора равен π/4 рад. Если угол увеличить в 3 раза, то интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор:

Ответ: 1) увеличится в 2 раза; 2) уменьшится в 3 раза, 3) не изменится, 4) станет равной 0.

14.16. Как зависит показатель преломления среды от длины волны света при нормальной дисперсии, при аномальной дисперсии?

Ответ:

1) с уменьшением длины волны показатель преломления и при нормальной дисперсии, и при аномальной дисперсии уменьшается;

2) с уменьшением длины волны показатель преломления при нормальной дисперсии уменьшается, при аномальной дисперсии – увеличивается;

3) с уменьшением длины волны показатель преломления при нормальной дисперсии увеличивается, при аномальной дисперсии – увеличивается;

4) С уменьшением длины волны показатель преломления при нормальной дисперсии увеличивается, при аномальной дисперсии – уменьшается.

15.16. Какие лучи меньше отклоняются от первоначального направления распространения при переходе из воздуха в стекло? Ответ: 1) красные; 2) желтые; 3) зеленые; 4) фиолетовые.

Пропуская узкий белый пучок света через стеклянную призму, можно наблюдать на экране цветную полоску - спектр, в котором наибольшему отклонению подвержены фиолетовые лучи, а наименьшему - красные.

17.Фотоэффект. Тепловое излучение.

1.17. Определить, во сколько раз необходимо уменьшить термодинамическую температуру абсолютно черного тела, чтобы его энергетическая светимость ослабла в 16 раз.

Ответ:

1) в 2 раза; 2) в 4 раза; 3) в 6 раз; 4) в 8 раз.

2.17. Что выражает площадь, ограниченная графиком спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела?

Ответ:

1) мощность излучения; 2) энергию, излучаемую телом за 1 минуту;

3) энергетическую светимость абсолютно черного тела;

4) энергетическую светимость любого тела.

3.17. Какой максимальный потенциал может набрать изолированный медный шарик, если его освещать ультрафиолетовым светом? Длина волны ультрафиолетового излучения λ=165 нм, работа выхода электрона в атоме меди А_евых = 4,5 эВ, заряд электрона е = 1,6· 10^-19 Кл, постоянная Планка ⱨ = 6,62·10^-34 Дж·с.

Ответ:

1. 3 В; 2. 30 В; 3. 4,5 В; 4. 45 В

4.17. Вакуумный фотоэлемент облучается светом с длиной волны λ₁ и λ_2. Зависимость фототока I от приложенного анодного напряжения U представлена на рисунке. (Е - освещенность фотокатода). Выберите верное соотношение.

Ответ:

1) λ₁ = λ₂; Е₁ ‹ Е₂ ; 2) λ₁ › λ₂; Е₁ = Е₂ ; 3) λ₁ › λ₂; Е₁ > Е₂; 4) λ₁ ‹ λ₂; Е₁ ‹ Е₂.

5.17. Спектр излучения абсолютно черного тела при Т= 300̊ К представлен на рисунке кривой 2. Какой температуре соответствует кривая 1 зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела?

Ответ:

1) 1200º К; 2) 75º К; 3) 600º К; 4) 150º К

6.17. Определите наибольшую длину волны λ, при которой может происходить фотоэффект на платине. Работа выхода электронов из платины А= 8,5·10^-19 Дж, постоянная Планка h=6,62·10^-34Дж·с, скорость света в вакууме 3×10⁸ м/с.

Ответ:

1) 8,52·10^-7м; 2) 2,34·10^-7м; 3) 6,43·10^-7м; 4) 12,71·10^-7м.

Если кинетическая энергия фотоэлектрона равна нулю, то из уравнения Эйнштейна для фотоэффекта можно найти длину волны:

h·ν = А

h·c / λ = A

Отсюда

λ = h·c / A

Имеем:

h = 6,63·10⁻³⁴ Дж·с (постоянная Планка)

с = 3·10⁸ м/с (скорость света)

А = 8,5·10⁻¹⁹ Дж

λ = 6,63·10⁻³⁴ · 3*10 ⁸ / 8,5·10⁻¹⁹ ≈2,34·10⁻⁷ = 0,234 мкм

7.17. Какую максимальную кинетическую энергию будут иметь электроны, вылетающие с поверхности калия, если калий освещать светом с длиной волны 0,4 мкм. Красная граница для калия соответствует длине волны 577 нм. Постоянная Планка h = 6,62·10^-34Дж·с, скорость света в вакууме 3×10⁸ м/с.

Ответ: 1) 6,61·10^-19Дж; 2) 12,78·10^-19Дж; 3) 16,28·10^-19Дж; 4) 1,59·10^-19Дж.

8.17. Найти энергию фотона, вызывающего фотоэффект, если наибольшая скорость электрона, вырванного с поверхности цинка, составляет 10⁶ м/с, красная граница фотоэффекта для цинка соответствует длине волны 2,9·10^-7м. Постоянная Планка равна 6,62^. 10^-34 Дж ^. с; скорость света в вакууме 3×10⁸ м/с, масса электрона m = 9,1·10^-31 кг.

Ответ:

1) 1,62·10^-20Дж; 2) 3,42·10^-20Дж; 3) 1,14·10^-18Дж; 4) 2,15·10^-19Дж.

9.17. Освещая фотокатод поочередно двумя разными монохроматическими источниками света, находящимися на одинаковых расстояниях от катода, получили две зависимости (1 и 2) фототока от напряжения между катодом и анодом. Чем отличаются источники света? Освещенность поверхности фотокатода Е₁, Е₂, частота света ν₁ , ν₂.

Ответ:

1) освещенность поверхности катода Е₁= Е₂, частота ν₁= ν₂;

2) Е₁ > Е₂, частота одинакова ν₁= ν₂;

3) Е₁= Е₂, ν₁> ν₂;

4) Е₁< Е₂, ν₁> ν₂ .