Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Примеры решения задач. Задача 1. В т. А экрана от источника S1 монохроматического света длиной волны l=0,5 мкм приходят два луча: непосредственно от источника лучей S1А






     

    Задача 1. В т. А экрана от источника S1 монохроматического света длиной волны l=0, 5 мкм приходят два луча: непосредственно от источника лучей S1А, перпендикулярный экрану, и луч S1ВА, отраженный в т. В от зеркала, параллельного лучу S1А (рис. 3.3). Расстояние l 1 экрана от источника равняется 1 м; расстояние h от луча S1А к плоскости зеркала равняется 2 мм. Определить: 1) что будет наблюдаться в т. А экрана -усиление или ослабление интенсивности; 2) как изменится интенсивность в т. А, если на пути луча S1А перпендикулярно нему разместить плоскопараллельную пластинку стекла (n=1, 55) толщиной 6 мкм.

    Дано:

    =0, 5мкм==5∙ 10-7 м

    l 1=1 м

    h=2 мм==2∙ 10-3 м

    n=1, 55

    d=6 мкм==6∙ 10-6м

     

     


    Рис.3.2

     

    Рис. 3.3

     

     

    Начертим мысленное изображение S2 источника S1 в зеркале (рис. 3.3). Источника S1 и S2 есть когерентными, поэтому при добавлении волн, которые приходят от этих источников на экран, возникает интерференционная картина. Усиление или ослабление интенсивности в той или другой точке экрана зависит от оптической разности хода интерферирующих лучей, то есть от числа m полуволн, которые укладываются на оптической разности хода:

    m= Δ /(l/2) (1)

    если m - целое четное, то интенсивность будет максимальной; если m - целое нечетное, то интенсивность минимальная. При дробном m или происходит частичное усиление (если m более близкое к четному числу), или частичное ослабление (если m -более близкое к нечетному числу).

    1.Оптическая разность хода будет состоять из геометрической разности 2- 1 (оба луча идут в воздухе) и дополнительной разности хода l/2, обусловленной изменением фазы колебаний при отражении от среды оптически более плотной. Таким образом

    1= l 1- l 2+ l/2

    поскольку l 2= (рис.3.3), тогда

    l 2- l 1= l 1

    Величина H/ l 1< < 1, поэтому для вычисления корня можно вычислить приближенной формулой

    при а < < 1

    Применив ее, получим

    l 1- l 2 l 1[1+1/2(H/ l 1)2-1]=H2/2 l 21 откуда

    1=(H2/2 l 1)+l /2 m1=[(H2/2 l 1)+ l/2]/l /2

    Поскольку H==2h, тогда

    m1=(4h2/l1l)+1=4∙ 4∙ 10-6/1∙ 5∙ 10-7=33

    В точке А наблюдается минимум интенсивности.

     

    2. Стеклянная пластина толщиной d, поставленная на пути луча S1A (рис. 3.3), изменит оптическую длину пути. Теперь оптическая длина пути будет состоять из геометрической длины пути 1-d и оптической длины пути n∙ d в самой пластине, то есть

    L=(l 1-d)+nd= l 1+(n-1) d

    Оптическая разность хода лучей

    Δ 2= l 1 - L+ /2= l 2-[ l 1+(n-1)d]+ l/2

    или из формулы (1)

    Δ 21-(n-1)d

    m22/(l/2)= [Δ 1-(n-1)d]/ (l/2)

    m2=33-[2∙ 6∙ 10-6∙ (1.55-1)]/5∙ 10-7=19.8

    Число полуволн дробное, оно более близкое к четному числу 20. Итак, будет частичное усиление.

    Ответ: 1) m1=33 в точке А минимум интенсивности. 2) m2=19, 8 в точке А усиление интенсивности света.

     

    Задача 2. На тонкую пленку с показателем преломления n1= 1, 5 падает нормально параллельный пучок света длиной волны l =6∙ 10-7 м Найти минимальную толщину пленки, при которой будет наблюдаться интерференция света в отраженных лучах.

     

    n1=1, 5

    =6∙ 10-7 м


    dmin-?

     

     

    Рис. 3.4

     

    Физическую систему составляет тонкая пленка и пучок световых волн (рис. 3.4). При падении световой волны на пленку происходит отображение ее от обеих поверхностей пленки. В результате возникают две световых волны 1', 1''. Оптическая разность хода, который приобретается лучами 1', 1'':

    =2АВ n1-АДn2 (1)

     

    где n1 - показатель преломления пленки, n2 - показатель преломления среды, которая окружает пленку (n2=1). Из рисунка 3.4 видно, что

    АВ=d/cosr (2)

    АД=АСsini=2dtgrsini (3)

    На основе закона преломления света имеем:

    sini/sinr=n1/n2=n1 откуда

    sini=n1sinr (4)

    Тогда выражение (1) можно записать в виде (2) - (4)

    Δ 1=2d

    Необходимо учесть, что в т. А отражение происходит от оптически более плотной среды, поэтому фаза волны сменяется и к разности хода прибавляется l/2 (l - длина волны в вакууме), итак,

    =2d +l /2

    Условие максимума в интерференционной картине можно записать

     

    Δ max=2m(l/2)=2d +l /2 (5)

    где m - 1, 2, 3...-порядок интерференционного максимума. Для определения dmіn необходимо в выражении (5) принять m=1. Поскольку параллельный пучок света падает нормально на пленку, то sіnі=0, тогда

    2dminn=l /2 dmin= l/4n1=10-7 м

    Ответ: минимальная толщина пленки равняется 10-7 м.

     

    Задача 3. На экране наблюдается интерференционная картина в результате наложения лучей от двух когерентных источников с длиной волны (l =500 нм). На пути одного из лучей перпендикулярно ему поместили стеклянную пластинку (n1=1, 6) толщиной d=5 мкм. Определить, на сколько полос сместится при этом интерференционная картина.

    Дано:

    =500 нм=5∙ 10-7 м

    n1=1, 6

    d=5 мкм=5∙ 10-6 м


    Δ m-?

     

     

    Рис. 3.5

     

    При внесении стеклянной пластинки оптическая разность хода между лучами (рис.3.5) изменится на

    Δ =n1d-n2d

    где n2 - показатель преломления среды (n2=1).

    Внесение пластинки приведет к сдвигу интерференционной наказания-плетни на m полос, то есть дополнительная разность хода равняется m, тогда

    Δ =d (n1-1)=m1l -m2l =Δ ml

    откуда

    m=d (n1-1)/l =5∙ 10-6∙ (1, 6-1)/5∙ 10-6=6

     

    Ответ: интерференционная картина сместится на 6 полос.

     

    Задача 4. На стеклянный клин (n1=1, 5) с преломляющим углом =40" нормально падает монохроматический свет с длиной волны =600 нм. Определить в интерференционной картине отстань между двумя соседними минимумами.

    Дано:

    n1=1, 5

    α =40’’=1, 94∙ 10-4 рад

    l=600 нм=6∙ 10-7 м


    b -?

     

     

    Рис. 3.6

     

    Параллельный пучок света, падая нормально к грани клина, отражается от его верхней и нижней грани (рис.3.6). Так как угол клина маленький, то отраженные лучи 1 и 2 практически параллельные. Отраженные лучи когерентные и на поверхности клина будут наблюдаться интерференционные полосы.

    Условие минимума для клина в общем случае:

    2dn1cosr +l /2 =(2m+1)l /2 де m=0, 1, 2…

    d-толщина клина в месте темной полосы, которая отвечает номеру m; r - угол преломления; l/2 - дополнительная разность хода, обусловленная отражения световой волны 1 от оптически более плотной среды. Угол падения и соответственно условию равняется нулю, итак, и угол преломления r=0, тогда

    2dn1= m

    откуда

    d=ml /2n1 (1)

    Из рисунка 3.6 вытекает, что

    sinα =(dm+1-dm)/b (2)

     

    Через малость угла sіnα, подставив (1) получим

    α = [((m+1) l)-(ml)]/2n1b=l /2bn1

    b=l /2n1α =6*10-7/2∙ 1.5∙ 1.94∙ 10-4=1.03∙ 10-3 м.

     

    Ответ: отстань между двумя соседними минимумами 1, 03 мм.

     

    Задача 5. Плосковыпуклая линза (n1=1, 6) выпуклой стороной прижата к стеклянной пластинке. Расстояние между первыми двумя кольцами Ньютона, которые наблюдаются в отраженном свете, равняется 0, 5 мм. Определить оптическую силу линзы, если ее освещение происходит монохроматическим светом с l=550 нм, что падает нормально.

    Дано:

    n1=1, 6

    Δ r1=0.5 мм=5∙ 10-4 м

    l=550 нм=5, 5∙ 10-7 м


    D-?

     

     

    Рис. 3.7

     

    Оптическая сила линзы в общем случае

    D=(N-1) (1/R1+1/R2)

    где N - относительный показатель преломления (n1 и n2 - соответственно показатели преломление линзы и окружающей среды); R1 и R2 - радиусы кривизны поверхностей линзы. Так как линза плоско-выпуклая R2=¥ и 1/R2=0 тогда

    D= (n1-1)/ R1 (1)

    Для определения радиуса линзы воспользуемся выражениями для радиуса темного кольца Ньютона в отраженном свете (рис.3.7)

    rm = (m=0, 1, 2…)

    где m - номер кольца.

    Разность радиусов первых двух темных колец

    Δ r12=r2-r1=

    откуда

    R= r212/(

    Подставив (2) в (1) получаем

    D =(n1-1) ()

    D = (1, 6-1)∙ 5, 5∙ 10-7( =0, 547 дптр

    Ответ: оптическая линза 0, 547 дптр.

     

    Задача 6. Сначала вертикальную мыльную пленку наблюдают в отраженном свете через красное стекло (l1=6, 3∙ 10-7 м). При этом расстояние между соседними красными полосами равняется 3 мм. Потом эту пленку наблюдают через синее стекло (l2=4∙ 10-7 м). Найти расстояние между соседними синими полосами. Считать, что форма пленки за время наблюдения не изменяется.

    Дано:

    l 1=6, 3∙ 10-7 м

    l2=4∙ 10-7 м

    х1=3 мм=3∙ 10-3 м

    х2-?

     

     

    а)

     

     

    б)

     

     

    Рис.3.8

     

    В глаз наблюдателя попадают лучи, отраженные от тонкого клина перпендикулярно его поверхности. Тогда для k-ї и (k+1)-ї красных полос оптические различия хода соответственно равные:

    Δ k=2hkn -l/2;

    Δ kmax=kl1

     

    Δ k+1=2hk+1n-l /2;

    Δ k+1max=(k+1)l 1

    (cosr=1 угла преломления в обоих случаях)

    где hk и hk+1 - соответствующие данным полосам толщины вертикальной мыльной пленки, пересечение которой клин (рисунок 3.8 а, б).

    Δ k+1k=2hk+1n-(l 1/2)-(2hkn-(l 1/2)=(k+1) l1-kl 1

    откуда

    2n(hk+1-hk)= l1, аналогично для синих полос.

    2n (hm+1-hm)=l2

    Разделив почленно эти выражения, получим:

    Из сходства заштрихованных треугольников (рис.3.8) вытекает:

    х12l 1/2l

    х2=3∙ 10-3∙ 4∙ 10-7/6, 3∙ 10-7=1, 9∙ 10-3 м.

     

    Ответ: расстояние между соседними полосами 1мм

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.