Вопросы к экзамену по физике

1. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Оптическая длина пути.

2. Интерференция света в тонких пленках. Интерферометры.

3. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.

4. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

5. Дифракция света на дифракционной решетке.

6. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга. Исследование структуры кристаллов. Оптически однородная среда.

7. Понятие о голографии.

8. Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии света.

9. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.

10. Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина.

11. Квантовая гипотеза и формула Планка (вывод Эйнштейна).

12. Фотоны. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Давление света.

13. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи.

14. Модель атома по Бору. Спектр энергии.

15. Волновая функция и ее статистический смысл. Общее уравнение Шредингера.

16. Стационарные состояния. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

17. Туннельный эффект.

18. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме. Квантование энергии и импульса частицы.

19. Линейный гармонический осциллятор.

20. Атом водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули.

21. Критерий вырожденности в статистической физике.

22. Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний.

23. Понятие о квантовой статистике Бозе-Эйнштейна.

24. Фотонный газ. Формула Планка.

25. Фононный газ. Нормальные колебания решетки. Акустические и оптические фононы. Закон дисперсии для фононов.

26. Теплоемкость кристаллической решетки и ее зависимость от температуры (низкие температуры).

27. Теплоемкость кристаллической решетки и ее зависимость от температуры (высокие температуры).

28. Понятие о квантовой статистике Ферми-Дирака. Распределение электронов проводимости в металле по энергиям при абсолютном нуле температуры.

29. Энергия Ферми. Влияние температуры на распределение электронов.

30. Основы зонной теории. Зона Бриллюэна. Эффективна масса. Проводники, полупроводники, диэлектрики.

31. Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Проводимость полупроводников.

Примерный перечень задач к экзамену по физике Геометрическая оптика. Закон преломления. Полное внутреннее отражение

1. Как изменится скорость света частотой 4,6 10¹⁴ Гц при переходе луча из воздуха в воду?

2. Как изменится длина волны света частотой 4,6 10¹⁴ Гц при переходе луча из воздуха в воду?

3. Как изменится скорость света частотой 4,6 10¹⁴ Гц при переходе луча из воды в стекло?

4. На столе лежит лист бумаги. Луч света, падающий на бумагу, образует на нем светлое пятно. На сколько сместится пятно, если на бумагу положить стеклянную пластинку толщиной 2 см.

5. В сосуд налиты две несмешивающиеся жидкости с показателями преломления 1,3 (сверху) и 1,5 (снизу). Толщина верхнего слоя 3 см, нижнего 5 см. На каком расстоянии от поверхности верхней жидкости будет казаться расположенным дно, если на дно сосуда смотреть сверху через обе жидкости?

6. Луч белого света падает на поверхность воды под углом 60⁰. Какой угол составляют лучи красного и фиолетового цвета, показатели преломления которых в воде равны соответственно 1,329 и 1,344?

7. Как изменится длина волны света частотой 4,6 10¹⁴ Гц при переходе луча из воды в стекло?

8. Луч падает на плоскопараллельную пластинку под углом 45⁰. Показатель преломления вещества пластинки 1,76. При выходе луч сместился на 2 см. Какова толщина пластинки.

9. Угол падения света на границу вода-воздух 60⁰. На какой угол и в каком направлении его необходимо дополнительно повернуть, чтобы свет испытал полное внутреннее отражение?

10. Угол падения света на границу вода-воздух 30⁰. На какой угол и в каком направлении его необходимо дополнительно повернуть, чтобы свет испытал полное внутреннее отражение?

11. Свет падает из стекла в воду под углом 60⁰ к границе раздела сред. Будет ли он испытывать полное внутреннее отражение и почему?

12. Свет падает из воды в стекло под углом 60⁰ к границе раздела сред. Будет ли он испытывать полное внутреннее отражение и почему?

13. Свет падает на призму с преломляющим углом 60⁰. Какой из лучей – фиолетовый или зеленый - будет лежать выше при выходе из призмы?

14. Луч света проходит последовательно через алмазную и стеклянную пластинки с показателями преломления 2,42 и 1,57 соответственно. Во сколько раз будет отличаться время прохождения света через пластинки, толщина которых одинакова, при угле падения света 30⁰ ?

15. Луч белого света падает на поверхность воды под углом 600. Какой угол составляют лучи красного и фиолетового цвета, показатели преломления которых в воде равны соответственно 1,329 и 1,344?

16. На плоскопараллельную пластинку под углом 60⁰ падают два параллельных световых луча, расстояние между которыми 3 см. Определить расстояние между точками, в которых лучи выходят из пластинки.

Интерференция света

1. На каком расстоянии от экрана находятся мнимые источники света (= 0,6 мкм), расстояние между которыми 0,4 мм, а ширина светлых интерференционных полос на экране 2 мм? Решение пояснить рисунком.

2. Каждый интерференционный максимум, создаваемый на экране двумя когерентными источниками белого света, является многоцветным с красным (0,7 мкм) наружным и фиолетовым (0,4 мкм) внутренним краями. Какова ширина первого максимума, если расстояние между источниками света 4 мм, а их расстояние до экрана 4 м ?

3. Определить толщину глицериновой пленки (n=1,47), если при освещении ее белым светом, падающим под углом 45⁰, она в отраженном свете кажется красной. Длина волны красных лучей 0,63 мкм. Принять k =5.

4. На пленку толщиной 0,16 мкм под углом 30⁰ падает белый свет. Определить показатель преломления пленки, если в проходящем свете пленка кажется фиолетовой. Длина волны фиолетовых лучей 0,4 мкм. Принять k=1. Из какого вещества сделана пленка?

5. На мыльную пленку одинаковой толщины (показатель преломления n=1,33) падает белый свет под углом 45⁰. При какой наименьшей толщине пленки отраженный от нее свет будет зеленым (550 нм) ?

6. На тонкую глицериновую пленку (n=1,47) толщиной 1,5 мкм нормально к ее поверхности падает белый свет. Определить длины волн лучей видимого участка спектра (0,4<<0,8 мкм), которые будут ослаблены в результате интерференции.

7. Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой находится жидкость. Найти показатель преломления жидкости, если радиус третьего темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете с длиной волны 0,6 мкм равен 0,82 мм. Радиус кривизны линзы 0,5 м.

8. Для получения колец Ньютона используют плосковыпуклую линзу с радиусом кривизны 12,5 м. Освещая линзу монохроматическим светом, определили, что расстояние между четвертым и пятым темными кольцами равно 0,5 мм. Найти длину волны падающего света. Наблюдение ведется в отраженном свете.

9. Расстояние между пятым и двадцать пятым темными кольцами Ньютона 9 мм. Радиус кривизны линзы 15 м. Наблюдение колец ведется в отраженном свете. Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку.

10. Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом. Наблюдение ведется в отраженном свете. Радиусы двух соседних темных колец равны соответственно 4,0 мм и 4,38 мм. Радиус кривизны линзы равен 6,4 м. Найти порядковые номера колец и длину волны падающего света.

11. Расстояние между пятым и двадцать пятым темными кольцами Ньютона 9 мм. Радиус кривизны линзы 15 м. Наблюдение колец ведется в отраженном свете. Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку.

12. На тонкий стеклянный клин нормально падает монохроматический свет. Наименьшая толщина клина, с которой видны интерференционные полосы 0,1 мкм, расстояние между полосами 5 мм. Определить длину волны падающего света и угол между поверхностями клина

13. Определить показатель преломления материала, из которого изготовлен клин, преломляющий угол которого 310^-4 рад, если на один сантиметр приходится 22 интерференционные полосы максимума интенсивности света. Длина волны нормально падающего монохроматического света равна 0,415 мкм.