Физика 2

1. 1 Оптика

В каком случае возможно полное внутреннее отражение света?Угол преломления больше угла падения:sin r=sin i/ и r>i. Если i>=iпр , то интенсивности отраженной и падающей волн одинаковы, т.е. волна полностью отражается от поверхности раздела сред. Это явление называется полным внутренним отражением. i – угол падения, r – угол преломления

В чем заключается физический смысл показателя преломления?относительный показатель преломления показывает,как меняется скорость света при переходеиз одной среды в другую. абсолютный показатель преломления среды равенотношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.

В чем заключается явление полного внутреннего отражения света? Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. К тому же, коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

Вектор Умова-Пойнтинга.S=[EH]- вектор плотности потока э/маг энергии (вектора электрического и магнитного полей)

Волновое уравнение для электромагнитного поля. u=1/√ε0εμ0μ=c/√με ,где константа c=1/ √μ0ε0 оказывается равной скорости света в вакууме. Этим результатом Дж. К. Максвелл теоретически показал, что свет – это электромагнитная волна, еще до экспериментального подтверждения своей теории. Знаменатель √με в формуле для фазовой скорости описывает замедление волны в диэлектрической среде по сравнению со случаем волны в вакууме.

Если абсолютный показатель преломления среды равен 1,5, то чему равна скорость света в этой среде? n= c/ v 2*108

Запишите условие для предельного угла полного внутреннего отражения света. Предельный угол (αпр) определяется из условия, что при полном внутреннем отражении угол преломления β становится равным 90° , то есть из синус а/sin β = n21 при β = 90, получаем sin αпр = n21 = n2/n1, причем n1>n2. Если одна из сред является воздухом (что часто бывает на практике), то выражение для предельного угла, при котором свет не выходит из среды в воздух, принимает вид:sinaпр =1/n, здесь n — абсолютный показатель преломления среды.

Как связаны абсолютный и относительный показатели преломления? Абсолютным показателем преломления среды называется величина n, равная отношению скорости c электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости v в среде: n= c/ v=√εμ, где ε,μ- относительная диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Относительным показателем преломления двух сред (второй среды по отношению к первой) называется величина n21, равная отношению показателей преломления этих сред:

Каков диапазон длин волн видимого света?диапазон длин волн видимого света от 380 до 760 нанометров.

Какое явление лежит в основе оптоволоконной связи?Однако полное внутреннее отражение лежит в основе оптоволоконной связи. Свет, поступая с одного конца в тончайшее стекловолокно под очень большим углом, в дальнейшем вынужден распространяться вдоль этого волокна, не покидая его пределов, раз за разом отражаясь от его стенок, поскольку угол его падения не достаточен, чтобы вырваться за его пределы, благодаря чему на противоположном конце выход оптического сигнала практически не теряет в интенсивности.

Какой раздел оптики занимается вопросами измерения интенсивности света и его источников? Фотометрия

Может ли произойти полное отражение света при переходе светового луча из воды в стекло?Явление полного отражения используется в призмах полного отражения. Показатель преломления стекла равен н=1,5, поэтому предельный угол для границы стекло-воздух равен iпр = arcsin (1-1.5)=41^о49'. Поэтому при падении света на границу стекло-воздух при i > 42 всегда будет иметь место полное отражение.

Свойства электромагнитных волн. 1)поглощение, 2)рассеяние, 3)преломление, 4)отражение, 5)интерференция , 6)дифракция, 7)поляризация.

Сформулируйте законы отражения света. Падающий и отраженные лучи лежат в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленный в точке падения луча (альфа=бетта)

Сформулируйте законы преломления света.Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленный в точке падения. (син альфа/син бета = N-абс показ прелом)

Сформулируйте и запишите закон Ламберта.Физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.Ламберта закон, закон, согласно которому яркость L рассеивающей свет (диффузной) поверхности одинакова во всех направлениях. Сформулирован в 1760.

Что называется оптической и геометрической длиной пути, как они связаны между собой? Оптической длиной пути в однородной среде называется произведение расстояния, пройденного светом в среде с показателем преломления n, на показатель преломления: l = nS Для неоднородной среды необходимо разбить геометрическую длину на столь малые промежутки, что можно было бы считать на этом промежутке показатель преломления постоянным: dl = nds Вся оптическая длина пути находится интегрированием:геом длина пути –расстояние между нач и конеч точками распр волны

Что называют рефракцией? Преломление (рефракция) — явление изменения пути следования светового луча (или других волн), возникающее на границе раздела двух прозрачных (проницаемых для этих волн) сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами. Преломление свойственно для многих видов излучения различной природы, например, электромагнитных и звуковых волн.

Что такое освещенность и яркость?Запишите их световые и энергетические единицы измерения. Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м². Единица измерения: люкс [лк].Яркость В_φ– величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярному данному направлению В_φ=I/(Scos фи)

1.2 Интерференция

Докажите, что при интерференции двух одинаковых по интенсивности волн в максимуме наблюдается учетверение интенсивности. φ₁ – φ₂=0; cos0=1; I = I₁+I₂+2 cos(φ₁ – φ₂)= I1+I1+2I1=4I1

Как выглядит интерференционная картина от красного источника? Т.к. красный свет является монохроматическим, то интерференционная картина будет представлять собой чередование светлых и темных полос.

Как изменяется фаза колебаний при отражении света от оптически более плотной среды? Фаза колебаний при отражении света от оптически более плотной среды меняется на π. А оптическая длина волны увеличивается на λ/2. Т.е. происходит потеря полуволны.

Какие волны называются когерентными, что такое длина когерентности? монохроматические волны, имеющие неизменную во времени разность фаз.

Какое явление лежит в основе просветления оптики? Явление интерференции лежит в основе просветления оптики. Просветление (отсутствие отражения) добиваются путем нанесения на передние поверхности линз тонких прозрачных пленок, абсолютный показатель преломления которых меньше абсолютного показателя преломления материала призмы или линзы.

Какой свет называется монохроматическим? Монохроматические волны – строго синусоидальная волна с постоянным во времени циклической частотой (ω) и амплитудой (а) и начальной фазой (ф). Поэтому строго монохроматические волны не могут быть точно реализованы на практике.

Объясните, почему при наблюдении интерференции в тонких плёнках на просвет и на отражение — максимумы и минимумы меняются местами.

Рис.43. Интерференция в тонких пленках. Разность хода между лучами определяется удвоенной длиной AD и участком ВС. Однако следует иметь в виду, что пленка является более плотной оптической средой, и скорость света в ней меньше. Вследствие этого время, затрачиваемое светом на прохождение пути AD, будет больше в n раз, где n – показатель преломления пленки. Поэтому принято говорить об оптической длине пути света, которая равна ADn. Теперь разность оптических путей лучей 1 и 2  = 2n(AD) – BC +/2. Величина /2 добавляется потому, что происходит изменение фазы волны на 180 0, что эквивалентно увеличению пути на /2. Если = (2n-1)/2, то 2DFncos =n cсоответствует условию минимума освещенности, а = =n= 2DFncos +/2 – условию максимума.