Часть 3. «Оптика. Атомная и ядерная физика.»
Задачи для самостоятельной работы курсантов на практических занятиях
1. Основные теоретические сведения
Частота
колебаний
,
длина волны
и скорость распространения
света в среде связаны соотношением
.
Скорость света в среде
,
где
– скорость света в вакууме;
– абсолютный показатель преломления
среды.
Оптическая длина пути световой волны
,
где
– геометрическая длина пути в среде с
показателем преломления
.
Оптическая разность хода двух световых волн
.
Условие максимумов интенсивности света при интерференции
,
(
=0,
1, 2, 3…).
Условие минимумов интенсивности света при интерференции
,
(
=0,
1, 2, 3…).
Связь разности фаз колебаний с оптической разностью хода световых волн
.
Разность хода двух волн, приходящих на экран в опыте Юнга
,
где
– координата точки экрана;
– расстояние между источниками,
– расстояние до экрана.
Координаты максимумов интенсивности (светлых полос) в опыте Юнга
,
(
=0,
1, 2, 3…).
Координаты минимумов интенсивности
,
(
=0,
1, 2, 3…).
Расстояние между полосами в опыте Юнга
.
Оптическая разность хода световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой пластинки или пленки, находящейся в воздухе
или
,
где
– толщина пленки;
– угол падения;
– угол преломления.
Второе
слагаемое в этих формулах учитывает
изменение оптической длины пути световой
волны на
при отражении ее от среды с большим
показателем преломления (оптически
более плотной среды).
В проходящем свете отражение световой волны происходит от среды оптически менее плотной и дополнительной разности хода не возникает.
Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем)
,
где
– номер кольца (
=1,
2, 3…);
– радиус кривизны линзы.
Радиусы темных колец в отраженном свете (или светлых в проходящем)
.
Радиус -й зоны Френеля для сферической волны
,
где
– расстояние от точечного источника
света до фронта волны;
– расстояние от фронта волны до точки
наблюдения.
Радиус -й зоны Френеля для плоской волны
.
Условие максимумов интенсивности при дифракции света на одной щели
,
(
=1,
2, 3…), где
– ширина щели;
– угол дифракции.
Условие минимумов интенсивности при дифракции света на одной щели
,
(
=1,
2, 3…).
Условие главных максимумов интенсивности при дифракции света на дифракционной решетке
(
=1,
2, 3…), где
– период (постоянная) решетки;
–
порядок (номер) максимума;
– угол дифракции.
Закон Брюстера
,
где
- угол падения, при котором отраженная
световая волна полностью поляризована;
- относительный показатель преломления.
Закон Малюса
,
где
- интенсивность плоскополяризованного
света, прошедшего через анализатор;
- интенсивность плоскополяризованного
света, падающего на анализатор;
- угол между направлением колебаний
светового вектора волны, падающей на
анализатор, и плоскостью пропускания
анализатора.
Степень поляризации света
,
где
и
- соответственно максимальная и
минимальная интенсивность
частично-поляризованного света
пропускаемого анализатором.
Энергия фотона
,
где
- частота света;
- длина волны.
Масса фотона
.
Модуль импульса фотона
.