Билет№7

1.Почему интерференцию можно наблюдать от двух лазеров и нельзя от двух электроламп?

Наложение волн светового диапазона от любых двух независимых источников света (кроме лазеров) не дает интерференционной картины, так как эти источники всегда не когерентны. Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает чередования минимумов и максимумов освещенности. Обычные электрические лампочки излучают обрывки волн (цуги) причём разных частот. И интерференция происходит, но интерф. картина меняется так быстро что человеческий глаз просто её не замечает. В этом случае говорят об неустойчивой и Картине

Интерф. картина наблюдается если выполняются условия когерентности

1. Источники должны давать излучения одинаковой частоты т.е должны быть монохроматическими.

2. Разность хода лучей должна быть постоянной. Что выполняется для двух лазеров.

2. Как можно выразить амплитуду колебаний световой волны от некоторой зоны Френеля и почему?

Точечный источник S создаёт сферическую волну. Требуется определить амплитуду колебаний волны в т. Р. Волновая поверхность в некоторой точке О  будет представлять сферу. Френель предложил разбить ее на кольцевые зоны (секторы) так, что расстояния от краев каждой зоны до т. Р отличается на λ/2. Построенные таким образом сектора сферы называются зонами Френеля.

Волны, приходящие в т. Р от аналогичных точек двух соседних зон имеют противоположные фазы, т.к. разность хода между этими волнами равна λ/2.

При не слишком больших m (m – номер зоны), площади зон Френеля примерно равны S₁= S₂ =S_m. С ростом номера зоны m увеличивается расстояние b_m, от зоны до т. Р и угол φ между нормаль. к элементам зоны и направлением на т. Р. Тогда по формуле (1) амплитуда A_m колебания, возбуждаемого m -й-зоной в т. Р, монотонно убывает

А₁ >A₂ >A₃ >A_m >…>A_∞.

Т.к. волны от двух соседних зон приходят в т. Р в противофазе, они ослабляют друг друга и тогда результирующая амплитуда в т. Р равна

А_рез = А₁ -A₂ +A₃ –A₄+…

Т

Если фронт волны полностью открыт, то число зон m → ∞ и

Амплитуда, создаваемая в некоторой точке Р всей сферической волновой поверхностью, равна половине амплитуды первой зоны. Следовательно, распространение света от S к Р происходит так, будто световой поток распространяется внутри очень узкого канала вдоль линии SР. т. е. прямолинейно.

Если на- пути световых волн поставить экран с отверстием, в котором укладывается четное число зон Френеля, то в т. Р будет минимум - ослабление света:

Если в отверстии укладывается нечетное число зон Френеля, то в т. Р будет максимум - усиление света

 

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперные характеристики фотоэффекта, соответствующие двум различным освещенностям катода (при заданной частоте света)

В дальнейших экспериментах была детально исследована зависимость силы фототока от напряжения, приложенного к пластинам конденсатора при заданной величине падающего светового потока. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой (рис. 18).

.Вольт-амперная характеристика фотоэлемента

Как видно из рис. 18, вольт-амперная характеристика стремится к насыщению по мере увеличения разности потенциалов. С другой стороны, при некоторой отрицательной разности потенциалов — U_э вольт-амперная характеристика обращается в ноль.

Как уже говорилось, падающий свет выбивает электроны из отрицательной пластины конденсатора (из катода). В отсутствие электрического поля — при U=0 большинство вырванных электронов (хотя и не все) долетают до другой пластины. При положительной разности потенциалов, т. е. при ускоряющем электрическом поле, сила фототока слегка увеличивается, а затем достигает своего предельного значения. Предельное значение фототока носит название тока насыщения — I_нас. Ток насыщения соответствует случаю, когда все вырванные светом электроны достигают анода.

Если увеличить световой поток, падающий на катод, то есть увеличить число выбиваемых электронов, то ток насыщения станет увеличиваться (рис. 19).

 

Рис. 19. Вольт-амперная характеристика при разных световых потоках (Ф₂>Ф₁) 

Рассмотрим теперь левую часть рис. 18. При некотором отрицательном задерживающем потенциале — U₃ — сила фототока становится равна нулю. Это означает, что такое электрическое поле тормозит вылетевшие электроны до полной остановки и отбрасывает их обратно на катод. Из этого условия можно найти значение максимальной кинетической энергии вырванных электронов по формуле:

(3)

где т_е — масса электрона, е — заряд электрона (е=1,6·10^-19 Кл).

Вот отсюда к Билету №8

Экспериментально показано, что задерживающий потенциал зависит только от частоты света, которым облучают катод фотоэлемента, и не зависит от величины падающего светового потока. При увеличении частоты облучающего света задерживающий потенциал возрастает (рис. 20).

 

. Зависимость силы фототока от приложенной разности потенциалов при освещении катода светом различной частоты при одинаковом числе вырванных электронов (v₂> v₁> v₀)

На опыте обнаружено, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты падающего света и не зависит от величины светового потока. Если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты v₀, то фотоэффекта не происходит. Частоту v₀ называют красной границей фотоэффекта. Задерживающий потенциал, соответствующий красной границе фотоэффекта, равен нулю.

4.Если зачерненную пластинку, на которую падает свет, заменить на зеркальную той же площади, то световое давление….?:  (для зеркальной , абсолютно черной ). При замене  на   изменение импульса вырастет в 2 раза (абсолютно упругий удар). давление увеличится в 2 .Сила давления пропорциональна изменению импульса фотонов. ОТВЕТ: увеличится в 2 раза.

(Давление света — Поток фотонов (свет), который при соударении с поверхностью оказывает давление.

Поток фотонов, падающие на поглощающую поверхность :

Поток фотонов, падающие на зеркальную поверхность :

)