2.4. Контрольные вопросы

Законы геометрической оптики

1. Сформулируйте законы отражения и преломления света.

2. Объясните, в чём заключается явление полного внутреннего отражения, где оно используется?

3. Дайте определение относительному показателю преломления света, каков его физический смысл?

Интерференция света

1. Дайте определение явления интерференции, когерентности световых волн.

2. Запишите условие усиления и ослабления света при интерференции. Дайте определение оптической длины пути.

3. Объясните образование колец Ньютона.

4. Запишите формулу для радиусов темных колец в отраженном свете.

5. Объясните, какой вид имеют кольца Ньютона при освещении установки белым светом. Какого цвета внутренняя и наружная части кольца?

6. Объясните условия образования интерференционных полос равной толщины и равного наклона.

7. Объясните, почему окрашена поверхность воды, на которую попало машинное масло при освещении поверхности воды светом.

Дифракция света

1. Дайте определение явлению дифракции. Сформулируйте принцип Гюйгенса – Френеля.

2. Примените метод зон Френеля для объяснения дифракции света на одной щели.

3. Выведите формулу для главных максимумов при дифракции монохроматического света на дифракционной решетке.

4. Объясните, какой вид имеет дифракционная картина при освещении дифракционной решетки белым светом.

Квантовая природа излучения

1. Что по своей природе представляет тепловое излучение?

2. Какое тело называется абсолютно черным?

3. Покажите, используя закон Кирхгофа, что абсолютно черное тело является самым эффективным тепловым излучением при данной температуре.

4. Как выглядит спектр излучения абсолютно черного тела при разных температурах?

5. Что такое «ультрафиолетовая катастрофа»?

6. В чем заключалась основная идея Планка при выводе им формулы универсальной функции Кирхгофа?

Квантовые эффекты электромагнитного излучения

1. Каковы основные характеристики фотонов?

2. Объяснить, почему формула Эйнштейна для фотоэффекта по сути является выражением закона сохранения энергии.

3. Почему скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности света? От чего зависит скорость фотоэлектронов?

4. Какое напряжение называется запирающим?

5. В каких приборах используется явление внешнего фотоэффекта?

6. Почему при освещении одним и тем же светом зеркальные тела испытывают большее давление, чем черные?

7. В каком случае при наблюдении эффекта Комптона изменение длины волны будет максимальным?

3. Квантовая физика

Развитие квантовой физики связано с учением теории строения атома. О сложном строении атома говорят исследования спектров излучения разряженных газов (т.е. спектров излучения отдельных атомов).

Электромагнитное излучение имеет двойственную природу (корпускулярно- волновой дуализм). Корпускулярно-волновой дуализм присущ также материальным частицам. Согласно гипотезе де Бройля, движение любой частицы всегда связано с волновым процессом.

Изучение теоретического курса в программе завершается рассмотрением вопросов квантовой механики. Здесь важно понять, что существуют границы применимости законов классической механики, которые устанавливаются из соотношения неопределенностей Гейзенберга. Состояние микрочастицы в квантовой механике описывается волновой функцией. Важно понять статистический смысл волновой функции, т.е. понять - как определить вероятность нахождения частицы в различных точках пространства. Вид волновой функции находится из решения уравнения Шредингера. Необходимо рассмотреть применение уравнений Шредингера к стационарному состоянию частицы в прямоугольной бесконечно глубокой потенциальной яме, из которого вытекает квантование энергии. Применение уравнения Шредингера к описанию поведения электрона в водородоподобном атоме приводит к квантованию энергии и момента импульса электрона. Следует выяснить физический смысл квантовых чисел, характеризующих состояние электрона в атоме.

При изучении темы "Периодическая система элементов" необходимо обратить внимание на роль принципа запрета Паули, связанного с существованием у электрона спина - фундаментальной характеристики микрочастицы. При изучении взаимосвязи между веществом и излучением важно знать, что помимо поглощения и спонтанного (самопроизвольного) излучения существует вынужденное (индуцированное) излучение. Практическое использование вынужденного излучения привело к созданию оптических квантовых генераторов (лазеров).

При изучении темы "Квантовая статистика. Зонная теория твердых тел" основное внимание должно быть уделено понятию энергетических зон в кристаллах, выяснению различий между металлами, полупроводниками и диэлектриками. Важно понять распределение электронов по энергиям, иметь качественное представление о таких явлениях как термоэлектронная эмиссия, термоэлектрические явления и, наконец, рассмотреть собственную и примесную проводимости полупроводников, а также вольт-амперную характеристику р-n перехода и его применение в различных полупроводниковых приборах.