Оптика,элементы ядерной и квантовой физики / Материалы от Губкина / Вопросы экзаменационных билетов 2021 г

Вопросы экзаменационных билетов 2021 г. Четвертый семестр ИТАЭ (техническая физика)

1.Принцип Ферма. Законы геометрической оптики. Примеры.

2.Волновое уравнение. Плоские монохроматические волны: длина волны, частота, волновой вектор. Электромагнитные волны: поляризация, поток энергии, интенсивность.

3.Прохождение электромагнитных волн через границу раздела двух сред. Скачок фазы при отражении от оптически более плотной среды.

4.Какие источники излучения называют когерентными? Дайте определение понятиям когерентность, временная когерентность, пространственная когерентность.

5.Приведите известные Вам способы получения когерентных волн от некогерентного источника. Деление амплитуды, деление фронта.

6.Оптическая длина пути, оптическая разность хода. Связь между разностью фаз и разностью хода двух световых волн.

7.Выведите условия максимумов и минимумов при интерференции многих волн от дискретных источников.

8.Что такое интерференция света? Условия наблюдения интерференции. От чего зависит контрастность (видимость) интерференционной картины?

9.Приведите оптическую схему опыта Юнга. Как будет изменяться интерференционная картина при увеличении расстояния между щелями? От каких параметров зависит ширина интерференционных полос?

10.Приведите оптическую схему наблюдения интерференции в опыте с бипризмой Френеля. Расстояние между мнимыми источниками, условия максимумов и минимумов.

11.Приведите оптическую схему наблюдения колец Ньютона в отраженном свете. Выведите выражения для радиусов темных и светлых колец.

12.Интерференция в тонких пленках. Условия минимумов и максимумов. Радужная окраска мыльного пузыря. Просветленная оптика.

13.Интерференция в плоскопараллельной пластине. Полосы равного наклона.

14.Опыты Майкельсона и Морли.

15.Какое явление называется дифракцией света? Дифракция Фраунгофера и дифракция Френеля.

16.Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля. В чем заключается метод зон Френеля?

17.Примените метод зон Френеля к расчету условий максимумов и минимумов при дифракции света на щели.

18.Распределение интенсивности на экране при дифракции на двух щелях.

19.Выведите условия главных максимумов и главных минимумов при дифракции на одномерной решетке. Объясните образование дополнительных минимумов.

20.Чем определяется ширина главных максимумов дифракционной решетки?

21.Дифракционная решетка как спектральный прибор. Угловая дисперсия. Линейная дисперсия. Разрешающая способность. Критерий Релея.

22.Дифракция Френеля на круглом отверстии. Освещенность точки экрана, находящейся напротив центра отверстия.

23.Что такое зонные пластинки? Какие виды зонных пластинок Вам известны, для чего они применяются?

24.Опишите известные Вам типы поляризации. Представление света в виде суперпозиции двух плоско-поляризованных волн.

25.Как изменяется интенсивность поляризованного света при прохождении через анализатор? Сформулируйте закон Малюса.

26.Как меняется интенсивность естественного света при прохождении через поляризатор?

27.Что называется степенью поляризации? Разложение частично поляризованного света на естественную и поляризованную составляющие.

28.Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Угол Брюстера.

29.Нарисуйте диаграмму направленности излучения колеблющегося диполя. Объясните явление поляризации света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков.

30.Оптическая анизотропия. Обыкновенный и необыкновенный лучи.

31.Прохождение поляризованного света через кристаллическую пластинку в четверть длины волны и в половину длины волны. Как можно отличить естественный свет от света, поляризованного по кругу?

32.Сложение двух волн одинаковой амплитуды с близкими частотами и волновыми числами. Фазовая и групповая скорости.

33.Выведите связь между групповой и фазовой скоростью.

34.Сформулируйте основные положения классической электронной теории дисперсии. Может ли фазовая скорость света в среде быть больше скорости света в вакууме?

35.Основные результаты классической элементарной теории дисперсии. Поведение показателя преломления вблизи резонансных частот осцилляторов. Нормальная и аномальная дисперсия.

36.Элементарная теория дисперсии. Работа сил электромагнитного поля волны в резонансе с осциллятором. Линия поглощения.

37.Частотная зависимость показателя преломления плазмы. Отражение радиоволн от ионосферы.

38.Тепловое излучение, его особенности и характеристики. Закон Кирхгофа.

39.Спектральный коэффициент поглощения. Черное, серое и цветное тела.

40.Гипотеза и формула Планка для теплового излучения.

41.Асимптотическое поведение спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при низких частотах (формула РелеяДжинса).

42.Асимптотическое поведение спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела при высоких частотах (формула Вина).

43.Энергетическая светимость абсолютно черного тела (вывод закона СтефанаБольцмана из формулы Планка).

44.Проанализируйте кривые распределения энергии в спектре теплового излучения абсолютно черного тела при различных температурах.

45.Спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела как функция длины волны. Закон смещения Вина.

46.Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

47.Релятивистское соотношение между импульсом и энергией: существование частиц с нулевой массой покоя. Фотоны. Энергия и импульс фотона.

48.Тормозное рентгеновское излучение. Граничная частота, ее связь с энергией электронов.

49.Упругое рассеяние фотонов на свободных электронах: эффект Комптона (эксперимент). Комптоновская длина волны электрона.

50.Эффект Комптона. Запишите систему уравнений для описания упругого рассеяния фотона на свободном электроне. Какой вид имеет ее решение? Комптоновская длина волны электрона.

51.Волновые свойства частиц. Дифракция электронов на кристалле: опыт Дэвиссона и Джермера. Закон Вульфа-Брэгга.

52.Принцип неопределенности Гейзенберга. Поясните на примере дифракции электрона на щели.

53.Волновая функция. Квадрат модуля волновой функции. Нормировка.

54.Соответствие: динамические переменные – операторы. Примеры операторов.

55.Соответствие: собственные значения – результаты измерений. Пример: энергия и импульс свободной частицы.

56.Уравнение Шредингера.

57.Волновая функция свободной частицы (одномерный случай).

58.Волновые функции частицы при наличии «ступенчатого» потенциала: V(x<0) = 0, V(x>0) = V0 (одномерный случай). Понятие о туннельном эффекте. Туннельный микроскоп.

59.Частица в бесконечно-глубокой потенциальной яме (одномерный случай). Волновые функции. Уровни энергии.

60.Принцип неразличимости одинаковых частиц. Симметрия волновой функции 2- х частиц по отношению к перестановкам одинаковых частиц: бозоны и фермионы.

61.Строение атомного ядра. Нуклоны. Энергия связи ядра и дефект массы.

62.Ядерные силы. π-мезоны. Свойства ядерных сил.

63.Радиоактивность. Реакция распада ядер. Период полураспада. - и -распад.

64.Ядерные реакции деления и синтеза.

65.Понятие о классификации элементарных частиц. Лептоны и кварки. Адроны: мезоны и барионы.