БТПп1 / физика / Билет №8

Билет №8

1.Как изменится интерференционная картина в опыте Юнга, если эту систему поместить в воду?

увеличивается длина волныи при этом Ширина интерфереционной полосы увеличится Расстояние между соседними минимумами интенсивности носит название ширины интерференционной полосы.что ширина интерференционной полосы и расстояние между полосами интерференции равны, если обозначить их как , то имеем:   ∆l=λL/b В соответствии с формулой можно сделать вывод о том, что ширина полосы интерференции увеличивается с уменьшением расстояния между источниками света (b). Если b будет сравнимо с l, то расстояние между полосами интерференции станет порядка длины волнs

свет проходит сквозь две близко расположенные дырочки, расстояние между которыми равно d Для расстояния между двумя максимумами интерференции ☛   ∆l=λL/d   Когда всю эту систему помещают в воду, то расстояние L от дырочек до экрана не меняется, расстояние d тоже не меняется. Но длина волны в воде уменьшается по формуле: ☛   λ=λ₀/n λ₀ -- длина волны в вакууме, для воды показатель преломления n=4/3 По формуле ❶ получается, что уменьшится расстояние ∆l. . е. при помещении системы в воду картинка на экране будет совершенно такой же, но уменьшится в размерах в 4/3=1.33 раза!!

2. Как можно обьяснить прямолинейное распространение света?

ИПрямолинейностью распространения света объясняется образование тени и полутени.При малых размерах источника (источник, находится на расстоянии, по сравнению с которым размерами источника можно пренебречь) получается только тень (область пространства, в которую свет не попадает). При больших размерах источника света (или, если источник находится близко к предмету) создаются нерезкие тени (тень и полутень).

Объяснение прямолинейности распространения света в однородной среде с точки зрения волновой оптики впервые дал Гюйгенс. По Гюйгенсу, для волны любую точку волнового фронта можно рассматривать как независимый источник волн с круговой диаграммой направленности (то есть попросту ненаправленный) , а процесс распространения волны - как результат интерференции таких вот круговых волн, исходящих из каждой точки волнового фронта. И получается, что результат такой интерференции и есть прямолинейное распространение света - по всем остальным направлениям он гасится. Исчерпывающим образом распространение света описывается в Общей теории относительности, где показывается, что в реальном пространстве (где есть ещё и материя, обладающая гравитацией) свет распространяется по линиям, называемым геодезическими. Это обобщение понятия прямой на пространство, не являющееся эвклидовым.

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперные характеристики фотоэффекта, соответствующие двум различным частотам (при заданной освещенности)?

Схема исследований фотоэффекта.

Два электрода (катод Киз исследуемого металла и анод А —в схеме Столетова применялась металлическая сетка) в вакуумной трубке подключены к бата­рее так, что с помощью потенциометра R можно изменять не только значение, но и знак подаваемого на них напряжения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом (через кварцевое окошко), измеряется включенным в цепь миллиамперметром.

В

Вольт-амперная характеристика фотоэффекта.

Зависимость фототока , образуемого потоком электронов, испускаемых под действием света, от напряжениямежду электродами. На рисунке представлена такая зависимость, соответствующая двум разным освещенностямкатода (частота света в обоих случаях одинакова).- фототок насыщения. Определяется таким значением, при котором все электроны, испускаемые катодом, достигают анода:. (n– число электронов, испускаемых катодом в 1 с.)

- задерживающее напряжение. При=ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода макс. скоростью, не может преодолеть задерживающего поля и достигнуть анода:, т.е. измерив задерживающее напряжение, можно определить максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов.

4. По мере нагревания твердого тела цвет излучения меняется в следующей последовательности:

1) Синий, желтый, красный.

2) Фиолетовый, зеленый, красный.

3) Красный, желтый, синий. - Правильный ответ.

4) Синий, красный, желтый.

По мере нагревания тела его свечение изменяется следующим образом. По мере повышения температуры тело начинает светиться малиновым цветом, переходящим в красный цвет («красное каление»), а затем в белый («белое каление»). Закономерности изменения цвета свечения тела при его нагревании объясняются  законом смещения Вина …

Согласно закону смещения Вина, длина волны, на которую приходится максимум излучательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре: , где – постоянная. При комнатной температуре максимум излучения лежит в далекой инфракрасной области, излучение в видимой области практически отсутствует. При температуре, приближающейся к , максимум излучения по-прежнему находится в инфракрасной области, однако излучение в видимой части спектра становится заметным. При этом наибольшая интенсивность приходится на красную часть спектра. Это температура «красного каления». По мере роста температуры максимум излучения смещается в видимую часть спектра; при этом различие в интенсивностях падает, и излучение приобретает желтый, а затем и белый цвет («белое каление»). Говоря техническим языком, слово «температура» в понятии коррелированной цветовой температуры характеризует излучение абсолютно черного тела – твердого тела, обладающего определенными свойствами и находящегося в раскаленном состоянии. При повышении температуры черного тела цвет испускаемого им светового излучения изменяется следующим образом: красный – оранжевый – желтый – белый – голубой. Это напоминает кусок железа, который нагревается в кузнечном горне. Последовательность изменения цвета соответствует кривой в цветовом пространстве.

5. При увеличении абсолютной температуры абсолютно черного тела в 3 раза интегральная плотность его излучения…..? Ответ: увеличится в 81 раз.

Интегральная плотность излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры R=σT⁴ σ = 5,6687·10^-8 Дж·м ^{- 2}·с ^{- 1} ·К ^{– 4}.

Энергия, испускаемая за время t абсолютно черным телом с излучающей поверхностью S при постоянной температуре Т,  Если же температура тела изменяется со временем, т.е. Т = Т (t), то

Закон Стефана — Больцмана указывает на чрезвычайно быстрый рост мощности излучения с возрастанием температуры. Например при повышении температуры с 800 до 2400 К (т.е. с 527 до 2127° С) излучение абсолютно черного тела возрастает в 81 раз. Если абсолютно черное тело окружено средой с температурой Т₀, то око будет поглощать энергию, излучаемую самой средой.

6. Рассеяние света. Закон Рэлея.

Дифракцию света на мелких неоднородностях называют-рассеянием света. Это явление наблюдается, если узкий пучок солнечных лучей проходит через запыленный воздух, рассеивается на пылинках и становится видимым.

Если размеры неоднородностей малы по сравнению с длиной волны(не более чем 0,1 ), то интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, I_расс ~ 1/ ⁴ закона Релея.

Рассеяние света наблюдается также и в чистых средах, не содержащих посторонних частиц. Например, оно может происходить на флуктуациях (случайных отклонениях) плотности, анизотропии или концентрации. Такое рассеяние называют молекулярным. Оно объясняет, например, голубой цвет неба. Действительно, согласно З.Р голубые и синие лучи рассеиваются сильнее, чем красные и желтые, т.к. имеют меньшую длину волны, обуславливая тем самым голубой цвет неба.

7. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. (в тетрадке)

2

m и  – масса и скорость электрона, r – радиус его орбиты, n – номер орбиты; - постоянная Планка.

Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома.

1 2

34,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

56

Задачи.

8. Чему равен угол между плоскостями пропускания двух поляризаторов если интенсивность естественного света, прошедшего через них уменьшилась в 3,3 раза? Считать что каждый поляризатор и отражает и поглощает 10% падающего на него света.

(Чему равен угол между главными плоскостями двух поляризаторов, если интенсивность света, прошедшего через них, уменьшилась в 5,3 раза? Считать, что каждый поляризатор отражает и поглощает 13% падающего света.)

φ=arccos((1\1-0,1)х√2\3,3)=arccos0,865=30,117°

9. Кольца Ньютона образуются между плоским стеклом и линзой с радиусом кривизны 10 м. Монохроматический свет падает нормально. Диаметр третьего темного кольца в отраженном свете равен 8,2 мм. Найти длину волны падающего света?

А)Решение для темного кольца:

Радиус -го темного кольца rk=√k⋅λ⋅R\n,  λ=rk^2⋅n\k⋅R

n = 1; r = d/2; r = 4,1∙10^-3 м; k = 3; R=10м. Наше решение: λ =(8,2хх2\3х10=5,6хм.

Б)Решение для светлого кольца: rm = √((m – 1/2)λR)… rm2 = (m – 1/2)λR,… λ = rm2/((m – 1/2)R) λ = ( 8,2 ∙ 10-3/2)2/((3 – 0,5) ∙ 10) = 6,4 ∙ 10-7 (м).

10. При какой скорости длина волны де Бройля электрона равна его комптоновской длине волны?

Решение. Длина волны де Бройля для релятивистской частицы определяется по формуле: λB=h\m0⋅υ⋅√1−υ2\c  (1).

h = 6,62∙10^-34 Дж∙с m = 9,1∙10^-31 кг, с = 3∙10⁸ м/с – ск. света. Формула комптоновской длины волны получается из формулы де-бройлевской длины волны путём замены скорости частицы υ на скорость света c: λK=h\m0⋅c   (2).

По условию задачи длина волны де-Бройля для электрона равна его комптоновской длине волны, приравняем (1) и (2) выразим квадрат скорости. υ2=c2\2   (3). υ=с\√2 (4).