Л 4. Элементы волновой оптики (дифракция света).

4.1. Основные определения и понятия.

1.(НТ1). (З). Дифракция – это:

А) Совокупность явлений, наблюдаемых при распространении волн в среде с резко выраженными неоднородностями, которая приводит к перераспределению энергии волнового поля в пространстве;

В) Явление огибания волнами различных препятствий.

С) Отклонение света от прямолинейного распространения в оптически неоднородной среде.

*D) Интерференция от большого числа источников когерентных волн.

Неверными ответами являются: D.

2.(НТ1). (З). Колебания, возбуждаемые в точке наблюдения двумя соседними зонами Френеля сдвинуты по фазе на:

С) величину, зависящую от расстояния до точки наблюдения.

D) величину, зависящую от ширины зоны.

3. (НТ1). (З). Плоская и сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S₀, встречает на своем пути круглый непрозрачный диск. В центре дифракционной картины в этих случаях будет наблюдаться:

А) В обоих случаях интенсивность, близкая к нулю.

*В) В обоих случаях (светлое пятно).

С) Для сферической волны , для плоской волны (светлое пятно).

D) В области геометрической тени от диска появление и исчезновение светлого пятна в обоих случаях будет зависеть от размеров диска.

4. (НТ1). (З). Круглая диафрагма открывает четыре зоны Френеля. В точке наблюдения при этом наблюдается:

*А) темное пятно; В) светлое пятно;

С) или темное или светлое пятно в зависимости от расстояния до диафрагмы;

D) темное или светлое пятно в зависимости от расстояния до диафрагмы и формы волной поверхности на ней.

5. (НT1). (З). На экран падает параллельный пучок света интенсивностью I₀. Если на пути пучка поставить экран с круглым отверстием, который выделит только первую зону Френеля, то интенсивность света в центре экрана будет равна:

A. 2I₀

*B. 4I₀

C. I₀ /2

D. 8 I₀

6. (НT1). (З). На круглом отверстии в непрозрачном экране укладывается 5 зон Френеля. Разность фаз между колебаниями, пришедшими в точку наблюдения, расположенную на перпендикуляре, восстановленном из центра отверстия, от 1-ой и 3-ей зон Френеля, равна:

*А) 2; В) ; С) /2; D) 3/2.

7. (НT1). (З). На диафрагму с круглым отверстием падает нормально монохроматический свет с длиной волны . Диаметр отверстия соизмерим с длиной волны. На фронте волны, вырезаемом отверстием, укладывается 5 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть чётные зоны специальным экраном, то интенсивность в точке М :

*A) увеличится; В) уменьшится; С) не изменится; D)станет равной 0.

8. (НТ1). (З). Зона Френеля это:

А) Круговое кольцо (кроме 1-ой зоны) плоской или сферической волновой поверхности, осесимметричное к перпендикуляру, восстановленному из центра кольца, разность фаз элементарных волн от границ которого в произвольной точке наблюдения, находящейся на этом перпендикуляре, равна .

В) Круговое кольцо (кроме 1-ой зоны) плоской или сферической волновой поверхности, осесимметричное к перпендикуляру, восстановленному из центра кольца, разность фаз элементарных волн от границ которого в произвольной точке наблюдения, находящейся на этом перпендикуляре, равна .

С) Совокупность элементарных площадок (излучателей) на открытом для дальнейшего распространения участке волновой поверхности, разность фаз волн от которых, пришедших в избранную точку наблюдения лежит в пределах .

D) Совокупность элементарных площадок (излучателей) на волновой поверхности внутри круглого отверстия в экране, разность фаз волн от которых, пришедших в избранную точку наблюдения лежит в пределах .

Неверными ответами являются : А, С, D.

9. (НТ1). (З). Дифракция Фраунгофера от одной щелеобразной диафрагмы наблюдается:

А) только на большом расстоянии, на котором лучи от разных участков щели, приходящие в точку наблюдения, можно считать параллельными;

*В) на большом расстоянии, на котором лучи от разных участков щели, приходящие в точку наблюдения можно считать параллельными, а также на других расстояниях с помощью линзы;

С) на любом расстоянии, но только с помощью линзы, причем поместив экран, на котором фокусируется дифракция, в фокальной плоскости линзы;

D) только с помощью линзы, оптический центр которой находится от щели на расстоянии , удовлетворяющем условию , - фокусное расстояние линзы.

10. (НТ2). (З). Число открытых зон Френеля на круглом отверстии радиуса в экране для точки наблюдения сигнала, находящейся на расстоянии на перпендикуляре, восстановленном из центра отверстия, равно:

11. (НТ1). (З). Векторная диаграмма, описывающая изменение амплитуды волны с интенсивностью , в точке наблюдения при постепенном открытии зон Френеля, имеет вид:

А) совокупности окружностей радиусом , наложенных друг на друга;

*В) свертывающейся спирали с начальной амплитудой ;

С) развертывающейся спирали с начальной амплитудой ;

D) свертывающейся спирали с начальной амплитудой .

12. (НТ1). (З). Чтобы найти количество зон Френеля (Шустера), укладывающихся на щели, от которой получается дифракционная картина на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы, достаточно знать только:

1. ширину щели а и длину падающей плоской световой волны λ (свет падает нормально);

2. длину волны λ и фокусное расстояние линзы F;

3. ширину щели а, длину волны λ и фокусное расстояние F;

4. *ни одно из этих условий не позволяет найти количество зон Френеля.

13. (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, который вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 2, 4 и 6 зоны, то интенсивность света в точке М:

*А) увеличится; В) уменьшится; С) станет равной 0; D) не изменится.

14. (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, который вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 2 – 7 зоны, интенсивность света в точке М:

А)*увеличится; В) уменьшится; С) станет равной 0; D) не изменится.

15 (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, которое вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 1 - 6 зоны, интенсивность света в точке М:

А) увеличится; *В)уменьшится; С)станет равной 0; D) не изменится

16. (НТ1). (З). Колебания, приходящие в точку М от двух краёв соседних зон Френеля отличаются на фазу, равную:

А) 2π; *В) π; С) π/2; D) 3π/2.

17. (НТ1). (З). Диафрагма открывает три зоны Френеля. Если закрыть вторую зону, то амплитуда колебаний в точке наблюдения:

*А)*Увеличится в 2 раза; В)Останется без изменения;

С) Увеличится в 1,4 раза; D) Уменьшится в 1, 4 раза.