Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оптика. Учебное пособие для СПО
.pdf
8. На поверхность площадью 100 см2 ежеминутно падает 63 Дж световой
энергии. Найти величину светового давления в случае, когда поверхность полностью поглощает все лучи.
А) 3,5⋅10-7 Па В) 7⋅10-7 Па С) 10,5⋅10-7 Па Д) 14⋅10-7 Па
9. На идеально отражающую поверхность площадью 5 см2 за t = 3 мин
нормально падает монохроматический свет энергией 9 Дж. Определить световое давление, оказываемое на поверхность.
А) 667 нПа В) 668 нПа С) 669 нПа Д) 670 нПа
10. На абсолютно чёрную поверхность площадью 5 см2 за t = 3 мин нор-
мально падает монохроматический свет энергией 9 Дж. Определить световое
давление, оказываемое на поверхность.
А) 330 нПа В) 331 нПа С) 332 нПа Д) 333 нПа
11. В результате эффекта Комптона фотон при соударении с электроном
был рассеян на угол ϑ = 900. Энергия рассеянного фотона 0,4 МэВ. Определить
энергию фотона до рассеяния. Энергия покоя электрона 0,51 МэВ.
А) 1,85 МэВ В) 1,66 МэВ С) 1,87 МэВ Д) 1,88 МэВ
12. Какая доля энергии фотона при эффекте Комптона приходиться на
электрон отдачи, если рассеяние фотона происходит на угол 1800. Энергия фотона до рассеяния 0,17 МэВ. Энергия покоя электрона 0,51 МэВ.
А) 0,3 В) 0,4 С) 0,5 Д) 0,6
281
13. Если частицы имеют одинаковую длину волны де Бройля, то наи-
меньшей скоростью обладает …
А) α-частица В) протон С) электрон Д) нейтрон
14. Если протон и нейтрон двигаются с одинаковыми скоростями, то от-
ношения их длин волн де Бройля λp / λn равно …
А) 2 В) 4 С) 0,5 Д) 1
Упражнения для самоконтроля
6.1. Определить работу выхода А электронов из вольфрама, если красная
граница фотоэффекта для него λгр = 275 нм. [4,52 эВ]
6.2. Определить постоянную Планка, если известно, что для прекращения
фотоэффекта, вызванного облучением некоторого металла светом с частотой
ν1 = 2,2⋅1015 с-1, необходимо приложить задерживающее напряжение Uз1 = 6,6 В,
а светом с частотой ν2 = 4,6⋅1015 с-1 − задерживающее напряжение Uз2 = 16,5 В.
[6,6⋅10
-34
Дж⋅с]
6.3. Определить энергию фотона, при которой его масса равна массе по-
коя электрона. [0,51 МэВ]
6.4. Давление монохроматического света с длиной волны 600 нм на за-
чернённую поверхность, расположенную перпендикулярно падающим лучам,
равно 0,1 мкПа. Определить число фотонов, падающих на поверхность площадью 10 см2 за 1 с. [9⋅1016]
6.5. Фотон с длиной волны 100 пм рассеялся под углом 1800 на свободном
электроне. Определить кинетическую энергию электрона отдачи. [580 эВ]
6.6. Угол рассеяния ϑ фотона равен 900. Угол отдачи ϕ электрона равен
300. Определите энергию Е падающего фотона. [0,37 МэВ]
282
6.7. Рентгеновская трубка работает под напряжением U = 1 МВ. Опреде-
лите наименьшую длину волны λ
рентгеновского излучения. [1,24 пм]
min
6.8. Определите длину волны λ ультрафиолетового излучения, падающего
на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 107 м/с. Работой выхода электронов из металла пренебрегайте.
[4,36 нм]
6.9. Определите поверхностную плотность I потока энергии излучения,
падающего на зеркальную поверхность, если световое давление Р при перпендикулярном падении лучей равно 10 мкПа. [1,5 кВт/м2]
6.10. Поток энергии Ф, излучаемый электрической лампой, равен 600 Вт.
На расстоянии ℓ = 1 м от лампы перпендикулярно падающим лучам расположено плоское зеркальце диаметром d = 2 см. Принимая, что излучение лампы
одинаково во всех направлениях и что зеркальце полностью отражает падающий на него свет, определите силу F светового давления на зеркальце. [0,1 нН]
7 Контрольная работа
§ 7.45 Общие методические указания к решению задач и выполнению
контрольных работ
1. За время изучения курса физики студент должен представить контроль-
ные работы после изучения каждого раздела дисциплины (всего 6 разделов).
2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную
работу, определяются по таблицам вариантов. Номер варианта определяется по
последней цифре номера зачетной книжки. Критерии оценки контрольной ра-
боты следующие:
“отлично” - 9-10 правильных ответов;
“хорошо” - 8-9 правильных ответов;
“удовлетворительно” - 6-7 правильных ответа;
“неудовлетворительно” - менее 6 правильных ответов.
283
При получении положительной оценки контрольная работа считается засчитанной.
Таблица вариантов
Вариант
Номера задач
1 401 411 421 431 441 451 461 471 481 491
2 402 412 422 432 442 452 462 472 482 492
3 403 413 423 433 443 453 463 473 483 493
4 404 414 424 434 444 454 464 474 484 494
5 405 415 425 435 445 455 465 475 485 495
6 406 416 426 436 446 456 466 476 486 496
7 407 417 427 437 447 457 467 477 487 497
8 408 418 428 438 448 458 468 478 488 498
9 409 419 429 439 449 459 469 479 489 499
0 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
3. Контрольные работы нужно выполнять письменно на листах формата
А4, либо в электронном виде (высылается на факультет дистанционных образовательных технологий). Титульный лист включает в себя следующие пункты,
расположенные по высоте страницы в следующей последовательности (сверху
вниз):
- Министерство образования и науки Российской Федерации;
- Оренбургский государственный университет;
- Контрольная работа по дисциплине «Физика»;
- Фамилию и инициалы студента, группа, номер зачетной книжки;
- Номер варианта.
4. Условия задач в контрольной работе надо переписать полностью без со-
кращений. Для замечаний преподавателя на страницах оставлять поля. В конце
контрольной работы необходимо оставить 1-2 чистые страницы, предназначенные для замечаний рецензента.
284
5. В конце контрольной работы указать, каким учебником или учебным
пособием студент пользовался при изучении физики (название учебника, автор,
год издания). Это делается для того, чтобы рецензент в случае необходимости
мог указать, что следует студенту изучить для завершения контрольной работы.
При выполнении контрольных заданий студентам можно рекомендовать
данное пособие, литературу, указанную в конце пособия, справочные материалы из приложений к данному пособию.
6. Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан
представить ее на повторную рецензию, включив в нее те задачи, решения которых оказались неверными. Повторную работу необходимо представить вместе с не зачтенной.
7. Решения задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими
пояснениями; в тех случаях, когда это возможно, дать чертеж, выполненный с
помощью чертежных принадлежностей.
8. Решать задачу надо в общем виде, т.е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи. При таком способе
решения не производятся вычисления промежуточных величин.
9. После получения расчетной формулы для проверки правильности ее
следует подставить в правую часть формулы вместо символов величин обозначения единиц этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то это означает, что задача решена неверно.
10. Числовые значения величин при подстановке их в расчетную формулу
следует выражать только в единицах СИ. В виде исключения допускается выражать в любых, но одинаковых единицах числовые значения однородных величин, стоящих в числителе и знаменателе дроби и имеющих одинаковые степени.
11. При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной
дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень
285
десяти (т.е. в нормированном виде). Например, вместо 3520 надо записать
3,52⋅103, вместо 0,00129 записать 1,29⋅10-3 и т. п.
12. Вычисления по расчетной формуле надо проводить с соблюдением
правил приближенных вычислений. Как правило, окончательный ответ следует
записывать с тремя значащими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с применением калькулятора.
1. За время изучения курса физики студент должен представить контрольную работу
после изучения дисциплины.
§ 7.46 Контрольные задачи
401. На высоте h над поверхностью воды расположен точечный источник
света. Где будет находиться изображение этого источника, даваемое плоским
зеркальным дном сосуда, если глубина сосуда с водой d?
402. На дне сосуда, наполненного водой до высоты h, находится точечный
источник света. На поверхности воды плавает круглый диск так, что его центр
находится над источником. При каком минимальном радиусе диска лучи от источника не будут выходить из воды?
403. На стеклянный клин с преломляющим углом α = 20 перпендикулярно
к грани клина падает луч белого света. На какой угол β разойдутся после выхо-
да из клина красный и фиолетовый лучи вследствие дисперсии? Показатель
преломления стекла для красных лучей равен n
= 1,74, а для фиолетовых лу-
кр
чей nф = 1,80. Считайте для малых углов sinγ = γ.
404. Луч света падает на плоскопараллельную стеклянную пластину толщиной d = 6 см. Угол падения α = 600. Найти величину х бокового смещения
луча, прошедшего через эту пластину. Показатель преломления стекла n = 1,5.
405. Два плоских зеркала образуют двугранный угол. На одно из зеркал
под некоторым углом падает световой луч, лежащий в плоскости, перпендикулярной к ребру двугранного угла. После однократного отражения от каждого из
286
зеркал этот луч пересекает падающий луч под углом α. Определите величину
30
0
а
в
30
0
двугранного угла.
406. На плоскопараллельную стеклянную пластинку падает луч света под
углом 600. Показатель преломления стекла 1,73. Часть света отражается, а
часть, преломляясь, проходит в стекло, отражается от нижней поверхности пластинки и, преломляясь вторично, выходит обратно в воздух параллельно первому отраженному лучу. Расстояние между этими лучами 5,8 мм. Определите
толщину пластинки.
407. На шар радиусом R, изготовленный из материала с показателем преломления n2, меньшим, чем показатель преломления окружающей среды n1, падает пучок параллельных лучей. Определите радиус светового пучка, который
может проникнуть в шар.
408. Показатель преломления призмы равен 1,414, каждый
угол при основании 300 (см. рисунок). Два луча а и в входят в
призму перпендикулярно к ее основанию. Каков угол между лучами, когда они выходят из призмы?
409. Луч света падает на боковую поверхность равнобедренной призмы, и после преломления идет параллельно основанию призмы,
причем при выходе из нее он отклоняется на угол δ от первоначального направления. Вычислите показатель преломления призмы, если угол при ее вершине равен α.
410. Луч света входит в стеклянную призму под углом 2α и выходит под
углом β = α. Преломляющий угол призмы равен α/2. Определите угол отклонения луча от его первоначального направления.
411. На равнобедренную стеклянную призму с преломляющим углом α =
600 падает луч света так, что внутри призмы он идет параллельно ее основанию.
В результате прохождения призмы луч света отклоняется на угол β = 600. Чему
равен показатель преломления стекла, из которого изготовлена призма?
287
412. На преломляющую грань трёхгранной призмы с показателем пре-
ломления 1,6 падает луч света под углом 500. Преломляющий угол призмы равен 600. Под каким углом преломления луч выйдет из призмы?
413. Луч света падает на границу раздела двух сред. Показатель преломления первой среды n1 = 1,33, второй среды n2 = 2. Определите угол падения,
если отраженный и преломленный лучи составляют угол γ = 1200.
414. Для наблюдения за морскими животными в днище «Наутилуса» был
сделан плоский иллюминатор, диаметр которого d = 1 м много больше толщины стекла. Определите площадь S обзора дна из этого иллюминатора, если расстояние от него до дна Н = 5 м.
415. На дне сосуда, заполненного водой, лежит плоское зеркало. Человек,
наклонившийся над сосудом, видит изображение своего лица в зеркале на расстоянии 25 см, если расстояние от лица до поверхности воды равно 5 см. Найти
глубину сосуда. Показатель преломления воды 4/3.
416. Луч света распространяется в среде с показателем преломления п1 на
расстоянии L от оси проходящей через центр прозрачного шара радиусом R.
Шар изготовлен из вещества с показателем преломления п2 < п1. Определите
угол отклонения луча от первоначального направления.
417. При каком значении угла падения светового луча на границу раздела
двух сред (с показателями преломления n1 и n2) отражённый и преломлённый
лучи образуют угол π/2?
418. Точечный источник света движется прямолинейно и равномерно со
скоростью |v|=20 м/с. Определите величину скорости движения изображения
источника в плоском зеркале относительно самого источника, если угол между
вектором v и нормалью к зеркалу α = 600.
419. На какой глубине под водой находится водолаз, если он видит отражёнными от поверхности воды те части горизонтального дна, которые расположены от него на расстоянии 15 м и больше? Рост водолаза 1,5 м. Показатель
преломления воды 1,33.
288
420. Свет, имеющий в воздухе длину волны 665 нм, в воде имеет длину
волны 500 нм. Означает ли это, что цветовое восприятие глазом этого света в
воздухе и в воде будет разным?
421. На дифракционную решетку, имеющую период 1,2⋅10-3 см, нормально падает монохроматический свет. Оценить длину волны, если угол между
максимумами второго и третьего порядка 20 30′.
422. Дифракционная решетка содержит 200 штрихов на 1 мм. На решетку
падает нормально монохроматический свет с длиной волны 575 нм. Определить
наибольший порядок спектра и общее число главных максимумов в дифракционной картине.
423. На дифракционную решетку падает нормально пучок белого света.
Спектры второго и третьего порядка частично накладываются друг на друга. На
какую длину волны в спектре третьего порядка накладывается середина желтой
части спектра второго порядка, соответствующая длине волны 0,575 мкм? Какова постоянная дифракционной решетки, если угол описываемого «наложения» равен 300?
424. Для измерения длины волны применена дифракционная решетка,
имеющая 100 штрихов на 1 мм. Первое дифракционное изображение на экране
получено на расстоянии 12 см от центрального максимума. Расстояние от дифракционной решетки до экрана 2 м. Определить длину световой волны. Определить угол между двумя спектрами первого порядка.
425. Определить длину волны монохроматического света, падающего
нормально на дифракционную решетку с периодом 2,2 мкм, если угол между
направлениями на первый и второй максимумы равен 150.
426. Постоянная дифракционной решетки в 3 раза больше длины световой
волны монохроматического света, нормально падающего на ее поверхность.
Определить угол между двумя вторыми симметричными дифракционными
максимумами.
427. Если тонкую мыльную пленку расположить вертикально, то интерференционные цветные горизонтальные полосы будут с течением времени пе-
289
ремещаться вниз, одновременно несколько изменяя свою ширину. Через некоторое время в верхней части пленки возникнет быстро увеличивающееся черное пятно, и вскоре после этого пленка разорвется. Указать причины, вызывающие движение полос, и объяснить происхождение черного пятна.
428. В опыте Юнга расстояние между щелями 0,06 мм, а расстояние от
двойной щели до экрана 2 м. Определить длину волны падающего света, если
расстояние между двумя светлыми интерференционными полосами на экране
оказалось равным 15 мм.
429. В оптических приборах для уменьшения потерь света на отражение
от поверхностей линз широко применяется метод «просветления оптики». В
основе этого метода лежит следующее явление: если поверхность стекла покрыть тонкой прозрачной плёнкой, показатель преломления которой будет
меньше показателя преломления стекла и толщина которой будет равна четверти длины волны падающего света, то интенсивность света, отражённого от такой пластинки, будет равна нулю, и весь свет будет проходить сквозь пластинку.
Рассмотреть взаимодействие световых пучков, отражённых от верхней и
нижней поверхностей такой плёнки, и объяснить, почему при нанесении плёнки
поверхность стекла перестаёт отражать свет. Почему толщина плёнки должна
быть равна четверти длины волны падающего света? Почему показатель преломления плёнки должен быть меньше показателя преломления стекла?
430. Объясните причины появления радужных полос на тонких пленках
нефти на поверхности воды.
431. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга равно L = 1 м. Опреде-
лить расстояние между щелями, если на отрезке длиной ℓ = 1 см укладывается
N = 10 темных интерференционных полос. Длина волны λ = 0,7 мкм.
432. На стеклянную пластину нанесён тонкий слой прозрачного вещества
с показателем преломления n = 1,3. Пластинка освещена параллельным пучком
монохроматического света с длиной волны λ = 640 нм, падающим на пластинку
290
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]