Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика. Электромагнетизм. Колебания и волны. Волновая оптика. Квантовая оптика. Учебное пособие
.pdf
2. Пятый минимум при освещении щели светом с длиной волны
500 нм наблюдается под углом 30°. Какова ширина щели?
3. Чему равен угол между главными плоскостями двух николей, ес-
ли после прохождения через них интенсивность лазерного луча
уменьшилась в 3 раза?
Вариант 24
1. Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом. Наблюдение ведется в отраженном свете. Радиусы
двух соседних темных колец равны соответственно 4 мм и 4,38 мм.
Радиус кривизны линзы равен 6,4 м. Определить порядковые номера
и длину волны падающего света.
2. Свет с длиной волны 535 нм падает нормально на дифракционную
решетку. Определить ее период
, если одному из максимумов соответству-
ет угол дифракции 35° и наибольший порядок спектра равен пяти.
3. Пучок естественного света, идущий в воде, отражается от грани
алмаза
2,42 ,()n погруженного в воду
ал
1, 5 .()п При каком угле
в
падения отраженный луч полностью поляризован?
Вариант 25
1. На пути одного из интерферирующих лучей помещена тонкая
стеклянная пластинка, вследствие чего центральная светлая полоса
смещается в положение, первоначально занимаемое шестой светлой
полосой (не считая центральной). Луч падает на пластинку нормально.
Показатель преломления пластинки 1,5, длина волны 550 нм. Какова
толщина пластинки?
2. Точечный источник света с длиной волны λ = 500 нм помещен
на
расстоянии а = 0,5 м перед непрозрачной преградой с отверстием радиусом r = 0,5 мм. Определить расстояние b от преграды до точки, для
которой число m открываемых зон Френеля будет равно: а) 1; б) 5.
3. Степень поляризации частично поляризованного света равна 0,5.
Во сколько раз отличается максимальная интенсивность света, пропускаемого через
Вариант 26
1. Какой должна быть толщина пластинки с показателем преломления 1,6, если с ее введением на пути одного из интерферирующих лучей
картина смещается на четыре полосы? Длина волны света λ = 550 нм.
101
2. Зеленый свет с длиной волны 500 нм падает на щель шириной
8 мкм. Определить, под каким углом наблюдается первый и второй
минимум.
3. Чему равен угол между главными плоскостями двух николей, ес-
ли после прохождения через них света его интенсивность уменьшилась
в 6 раз?
Вариант 27
1. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны 550 нм, падающим нормально.
Определить толщину воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плоско-выпуклой линзой в том месте, где в отраженном свете наблюдается четвертое темное
кольцо.
2. При нормальном падении света на дифракционную решетку угол
дифракции для линии
Определить угол дифракции для линии
0,65 мкм во втором порядке равен 45°.
1
0,5 мкм
2
в третьем порядке.
3. На какой угловой высоте над горизонтом должно быть солнце,
чтобы солнечный свет, отраженный от поверхности воды, был полностью поляризован.
Вариант 28
1. Найти длину отрезка
, на котором укладывается столько же
1
длин волн монохроматического света в вакууме, сколько их укладывается
на отрезке
= 5 мм в стекле. Показатель преломления стекла 1,5.
2
2. Вычислить радиус третьей зоны Френеля при условии, что на
данную пластину падает плоская волна, а расстояние от пластины до
точки наблюдения равно 1 м. Длина волны 500 нм.
3. Степень поляризации частично поляризованного света Р = 0,25.
Определить отношение интенсивности поляризованной составляющей
этого света к интенсивности естественной составляющей.
Вариант 29
1. Пучок параллельных лучей с длиной волны 0,6 мкм падает под
углом 30° на мыльную пленку с коэффициентом преломления 1,3.
102
При какой наименьшей возможной толщине пленки отраженные лучи
будут максимально ослаблены интерференцией?
2. На пластину с щелью шириной 0,1 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Определить расстояние
между минимумами первого порядка, если экран удален от щели на
расстояние 2 м.
3. Естественный свет проходит через систему из двух одинаковых
поляризаторов, угол между главными плоскостями которых равен 60°.
Определить коэффициент поглощения света в каждом поляризаторе,
если известно, что интенсивность света, прошедшего систему, уменьшается в 32 раза.
Вариант 30
1. Во сколько раз возрастает радиус m-го кольца Ньютона при увеличении длины световой волны в 1,5 раза?
2. В спектре, даваемом дифракционной решеткой с периодом
d = 2300 нм, при = 500 нм видны только два максимума (кроме цен-
трального). Какова ширина щели этой решетки?
3. Предельный угол полного внутреннего отражения пучка света на
границе жидкости с воздухом равен 43°. Определить угол Брюстера
при падении луча из воздуха на поверхность этой жидкости.
ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Кроме семинарских занятий студенты выполняют лабораторные
работы. Методические указания к выполнению лабораторных работ
студенты берут в библиотеке, в лабораториях на занятиях в электронном виде или на сайте кафедры общей физики. Формы отчета работ
приведены в лабораториях на стендах. Далее приводятся рекомендуемые таблицы измерений при выполнении лабораторных работ (студент
вправе использовать и свои таблицы).
103
1/2
Q
С , Ф
, Ом
кр
R
(экспериментальное)
График
, Ом
кр
R
0
(теоретическое)
R , Ом
, Ом
R
Лабораторная работа № 23
, Ом
г
Т , с Т , с
Формула
СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
+ R
L
R
R , Ом
C , Ф
1
С , Ф
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ФБ, 1-й курс (ТОПП)
1-е занятие 2-е занятие 3-е занятие 4-е занятие
Лабораторная
работа № 14
(терминальный
класс)
Определение
удельного
заряда
электрона
методом
магнетрона
Лабораторная
работа № 23
Свободные
электромагнитные
колебания
Рекомендуемая литература по лабораторным работам
Лабораторная работа № 14. Определение удельного заряда элек-
трона методом магнетрона. Компьютерное моделирование.
Лабораторная
работа № 32
Дифракция
лазерного
излучения
Терминальный
класс
Дифракция
микрочастиц
(компьютерное
моделирование)
Электричество и магнетизм. Новосибирск, 2012, № 4215, шифр 53
Э 454 (вопросы для защиты лабораторных работ, лабораторная работа № 14).
105
Колебания и волны. Новосибирск, 2011, № 4070, шифр 53 К 602
(лабораторная работа № 23).
Колебания и волны. Новосибирск, 2014, № 4342 шифр 53 К 602
(вопросы для защиты лабораторных работ, лабораторная работа № 23).
Оптика. Новосибирск, 2014, № 4341, шифр 53 О 627 (лаборатор-
ная работа № 32).
Оптика. Новосибирск, 2009, № 3739, шифр 53 О 627 (вопросы
для защиты лабораторных работ, лабораторная работа № 32).
Дифракция микрочастиц
Дифракция микрочастиц. Вопросы для защиты (на сайте кафед-
ры ОФ).
106
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
B
Семестр 2
1. Магнитное поле. Инвариантность электрического заряда. Элек-
трическое поле в различных системах отсчета.
2. Взаимодействие движущихся зарядов. Магнитное поле движу-
щегося заряда.
3. Закон Био – Савара – Лапласа.
4. Расчет магнитных полей на основе закона Био – Савара – Лапласа.
5. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле.
6. Закон Ампера.
7. Контур с током в
8. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме.
9. Применение теоремы о циркуляции вектора магнитной индук-
ции
ном поле.
нения Максвелла.
Кольца Ньютона.
.
10. Работа перемещения проводника с током в постоянном магнит-
11. Магнитные моменты электронов и атомов.
12. Диамагнетизм и парамагнетизм.
13. Намагниченность. Магнитное поле в веществе.
14. Ферромагнетики.
15. Закон Фарадея. Правило Ленца.
16. Индуктивность контура. Самоиндукция.
17. Взаимная индукция.
18. Энергия магнитного поля.
19. Первое уравнение Максвелла.
20. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла.
21.
Теорема Гаусса для магнитного поля. Третье и четвертое урав-
22.
Когерентность и монохроматичность световых волн.
23.
Интерференция света от двух источников.
24.
Интерференция света от плоскопараллельной пластинки.
25.
Интерференция света от пластинки переменной толщины.
26.
Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля.
27.
Дифракция Френеля на круглом отверстии и на диске.
28.
Дифракция Фраунгофера на одной щели.
29.
Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.
магнитном поле.
107
30. Дифракция рентгеновских лучей.
31.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.
32.
Поляризация света при отражении и преломлении.
33.
Поляризация при двойном лучепреломлении.
34.
Поляризационные призмы. Анализ поляризованного света.
35.
Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело.
Закон Кирхгофа.
36.
Закон Стефана – Больцмана. Закон Вина. Формулы Рэлея –
Джинса и Планка.
37.
Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта.
38.
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотоны.
39.
Эффект Комптона. Корпускулярно-волновые свойства электро-
магнитного излучения.
40.
Корпускулярно-волновой дуализм вещества. Свойства микро-
частиц.
41.
Соотношение неопределенностей.
42.
Волновая функция и ее статистический смысл.
43.
Общее уравнение Шрёдингера. Уравнение Шрёдингера для
стационарных состояний.
44.
Движение свободной квантовой частицы.
45.
Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме»
с бесконечно высокими «стенками».
46.
Прохождение частицы через «потенциальный барьер». Туннель-
ный эффект.
47.
Гармонический осциллятор.
48.
Атом водорода по Бору.
49.
Атом водорода в квантовой механике.
50.
Волновые функции для электрона в атоме водорода. Спин элек-
трона. Спиновое квантовое число.
51.
Принцип неразличимости тождественных частиц. Симметрич-
ные и антисимметричные волновые функции.
52.
Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состоя-
ниям.
53.
Электронные состояния в многоэлектронных атомах.
54.
Химические связи.
55.
Энергия молекулы. Молекулярные спектры.
56.
Лазеры.
108
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................................................................................. 3
Контроль самостоятельной работы студента ........................................................ 3
Обозначения физических величин, используемых в рабочей тетради,
и единицы их измерения ......................................................................................... 9
Формулы к разделу «Электромагнетизм. Колебания. Волны.
Волновая оптика. Квантовая физика» .................................................................. 12
Уравнение Шрёдингера. Одномерный бесконечно глубокий
потенциальный ящик. Потенциальный барьер. Атом водорода.
Молекулы ............................................................................................................... 28
Квантовые числа .................................................................................................... 31
Примеры решения задач ........................................................................................ 35
Порядок решения задач ......................................................................................... 62
Темы занятий .......................................................................................................... 63
Рейтинг-лист ........................................................................................................... 76
Задачи
для РГЗ к разделам «Магнитное поле», «Волновая оптика» ................. 77
Выполнение лабораторных работ ...................................................................... 103
График выполнения лабораторных работ .......................................................... 105
Вопросы для подготовки к экзамену .................................................................. 107
Березин Николай Юрьевич
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА. КВАНТОВАЯ ОПТИКА
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка С.И. Ткачева
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
ФИЗИКА
Учебное пособие
Корректор Л.Н. Киншт
Подписано в печать 22.01.2024. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз.
Уч.-изд. л. 6,51. Печ. л
Новосибирского государственного технического университета
. 7,0. Изд. № 254/23. Заказ № 59. Цена договорная
Отпечатано в типографии
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]