11. Объясните, как явление интерференции света в тонких пленках используется для просветления оптики?

Из-за уменьшения отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки с показателем преломления меньше, чем у стекла (просветление оптики).

Контрольные вопросы О-2:

1. Что такое дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля?

Дифракция света-явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. При дифракции световые волны огибают границы непрозрачных тел и могут проникать в область геометрической тени.

Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Дифракционная картина является результатом интерференции вторичных световых волн.

2. Метод зон Френеля и его применение для анализа дифракционной картины.

Зона Френеля — это цилиндрический эллипс, проведенный между передатчиком и приемником. Размер эллипса определяется частотой работы и расстоянием между двумя участками.

Нужен для расчета распространения волнового фронта. Метод зон Френеля позволяет сравнительно просто найти интенсивность света только в точке, лежащей на оси круглого отверстия на экране.

3. Дифракция Фраунгофера на одиночной щели. Условие наблюдения дифракционных минимумов.

Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию.

Условие минимума при дифракции Френеля: если число зон Френеля четное ,то в точке наблюдается дифракционный минимум.

4. Дифракционная решетка. Период решетки. Характер дифракционной картины. Условия наблюдения дифракционных минимумов.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа N одинаковых по ширине и параллельных друг другу полей, разделенных непрозрачными промежутками, равные по ширине.

Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей, т.е. в дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция. Т.к. щели находятся друг от друга на одинаковых расстояниях, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей, будут для данного направления φ одинаковы в пределах всей дифракционной решетки ; b — ширина щели ; а — ширина непрозрачного участка.

В направлениях, в которых наблюдается минимум для одной щели, будут минимумы и в случае N щелей, т.е. условие главных минимумов дифракционной решетки будет аналогично условию минимумов для щели:

5. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Угловая дисперсии и разрешающая способность решетки.

С увеличением числа щелей растет интенсивность главных максимумов, ибо возрастает количество пропускаемого решеткой света, но самое существенное изменение, вызванное большим количеством щелей, состоит в превращении расплывчатых главных максимумов в резкие, узкие максимумы.

Дифракционная решетка, как и всякий спектральный прибор, характеризуется дисперсией и разрешающей способностью.

За меру дисперсии принимается угловое расстояние между двумя линиями, отличающимися по длине волне на 1Å. Если двумя линиями, отличающимися по длине на соответствует разнице в углах, равная то мерой дисперсии будет выражение: .

Разрешающая способность решетки характеризуется возможностью отличить наличие двух близких волн (разрешить две длины волны). Обозначим через минимальный интервал между двумя волнами, которые могут быть разрешены данной дифракционной решеткой. За меру разрешающей способности решетки принято считать отношение длины волны, около которой выполняется измерение, к указанному минимальному интервалу ,то есть , где — порядок спектра; N —общее число щелей решетки.

Контрольные вопросы КФ-10:

1. Что такое фотоны?

Фотоны — это частицы (кванты), поток которых является одной из моделей электромагнитного излучения (ЭМИ).

2. Назовите все модели электромагнитного излучения.

• луч-линия распространения ЭМИ (геометрическая оптика)

• волна-гармоническая волна, имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика)

• поток частиц (фотонов) используется для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества

3. Какую модель надо применять для электромагнитного излучения, падающего на фотоэлемент?

Поток частиц (фотонов).

4. Какую модель надо применять для электромагнитного излучения, проникающего в фотокатод и взаимодействующего со свободными электронами металла?

Волна.

5. Какова модель металла, взаимодействующего с электромагнитным излучением при описании фотоэффекта?

Поток частиц

6. Напишите формулу энергии фотона.

[ν-частота излучения; h — постоянная Планка (6,62⋅10^(-34) Дж⋅с) ]

7. Какова скорость движения фотона в металле?

8. Напишите формулу, связывающую энергию фотона и его массу.

соотношение Эйнштейна: .

9. Напишите выражение энергии фотона через его импульс.

,

λ — длина волны ЭМИ

10. Дайте формулировку явления внешнего фотоэффекта.

Внешний фотоэффект есть явление вылета электронов из вещества(металла) при его облучении электромагнитным излучением (ЭМИ), например, светом.

11. Опишите, что происходит с фотоном, падающим на границу металла.

Фотон, падающий на границу металла, поглощается свободным электроном, отдавая ему всю свою энергию.

12. Опишите, что происходит со свободным электроном металла после его взаимодействия с фотоном.

Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на , но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа (работа выхода) против сил электростатического притяжения к металлу. Таким образом сообщенная электрону фотоном дополнительная энергия уменьшается на величину, равную работе выхода из металла(фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода).

13. Опишите, что происходит с электроном, входящим в состав атома металла после его взаимодействия с фотоном.

Происходит поглощение электроном фотона и переход электрона в другое квантовое состояние.

14. Что такое работа выхода? Чья это характеристика?

Работой выхода называется минимальная энергия, которую надо сообщить электрону вещества, чтобы он мог его покинуть.

Работа выхода есть характеристика данного вещества.

15. Напишите формулу Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

16. Дайте определение красной границы фотоэффекта.

Красная граница фотоэффекта есть минимальная частота ЭМИ, при которой еще наблюдается фотоэффект, то есть для которого энергия равна работе выхода ( ).

17. Как устроен фотоэлемент?

Устройство включает в себя два металлических электрода, впаянных в стеклянную колбу. Один из электродов называют анодом, а второй — фотокатодом, и на нем наблюдается фотоэффект. Анод обеспечивает поглощение электронов и протекание тока во всей цепи. Колба вакуумируется.

18. 3ачем в фотоэлементе применяют вакуумированный корпус?

Чтобы фотоэлектроны могли без столкновений двигаться от катода до анода.

19. Почему катод фотоэлемента называют фотокатодом?

Катод фотоэлемента называют фотокатодом, т.к. он эмитирует электроны при облучении электромагнитным излучением. Обычный катод эмитирует электроны в результате нагрева.

20. Что такое запирающее напряжение для данного фотокатода?

Запирающим (задерживающим) напряжением называется минимальное тормозящее напряжение между анодом и фотокатодом, при котором прекращается ток в цепи этой лампы, то есть фотоэлектроны не долетают до анода.

21. Какие законы сохранения выполняются при движении электрона от фотокатода к аноду?

Закон сохранения энергии.

22. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе при потенциале анода ниже потенциала фотокатода?

При потенциале анода ниже потенциала фотокатода фотоэлектрон тормозится электрическим полем и может возвратиться на фотокатод.