Zestaw zadań do zajęć wyrównawczych z fizyki dla IFT 19. Optyka falowa. 1. Poj

Zestaw zadań do zajęć wyrównawczych z fizyki dla IFT

19. Optyka falowa.

1. Pojęcia podstawowe

1.1 Omówić pojęcie dyfrakcji i interferencji fal.

1.2 Omówić pojęcie fali elektromagnetycznej.

1.3 Omówić doświadczenie Younga.

2. Rozwiąż zadania

2.1 W próżni wzdłuż osi Ox biegną naprzeciw siebie dwie płaskie fale elektromagnetyczne o amplitudach E0 i długościach λ. W wyniku interferencji tych fal powstała fala stojąca. Napisać i przedyskutować równanie opisujące rozkład pola elektrycznego w powstałej fali stojącej.

2.2 Widmo dyfrakcyjne drugiego rzędu obserwuje się pod kątem α^=6o. Obliczyć długość fali λ monochromatycznego światła padającego prostopadle na siatkę oraz liczbę N prążków tego widma, jeżeli siatka dyfrakcyjna ma r=100 rys/mm.

2.3 Na siatkę dyfrakcyjną, w której odległość między szczelinami wynosi d=5000nm, pada prostopadle wiązka światła jednobarwnego. Bezpośrednio za siatką ustawiono soczewkę o ogniskowej f=0.4m.

Otrzymany na ekranie obraz dyfrakcyjny ma maksimum pierwszego rzędu w odległości x=0.04m od maksimum środkowego. Obliczyć długość fali λ światła padającego.

2.4 Ile wynosi stała d siatki dyfrakcyjnej, którą można określać długość fal świetlnych do wartości λ=800nm, to znaczy z jej pomocą można otrzymać co najmniej maksimum pierwszego rzędu?

2.5 Prążek w widmie trzeciego rzędu, otrzymywany za pomocą siatki dyfrakcyjnej dla światła o długości fali λ1, jest obserwowany w tym samym miejscu, w którym obserwuje się prążek widma czwartego rzędu, gdy pada światło o długości fali λ2=450nm. Obliczyć długość fali λ1.

2.6 Dużą liczbę nadajników fal elektromagnetycznych pracujących na częstotliwości ν^=1010Hz, umieszczono na prostej poziomej w równych odległościach od siebie. Obliczyć odległość d między nadajnikami, jeśli układ promieniuje w płaszczyźnie poziomej tylko w sześciu kierunkach (N=6).

2.7 Wiązka światła białego pada prostopadle na siatkę dyfrakcyjną i po ugięciu na jej szczelinach przechodzi przez soczewkę skupiającą o ogniskowej f. Ostry obraz prążków interferencyjnych powstaje na ekranie umieszczonym w płaszczyźnie ogniskowej soczewki. Obliczyć odległość ∆^x między sąsiednimi prążkami – niebieskim (λ1=400nm) i żółtym (λ2=580nm).

2.8 Przekrojem poprzecznym pryzmatu szklanego o współczynniku załamania n=3/2 jest trójkąt równoboczny. Promień świetlny pada prostopadle na jedną ze ścian (nie wzdłuż wysokości trójkąta).

Jaki kąt tworzy kierunek promienia wychodzącego z pryzmatu z kierunkiem promienia padającego?

Jaki powinien być współczynnik załamania światła dla materiału pryzmatu, aby nie nastąpiło całkowite wewnętrzne odbicie na wewnętrznej ścianie pryzmatu, jeżeli pryzmat znajduje się w powietrzu?

2.9 Na płaszczyznę klina wykonanego z materiału o współczynniku załamania światła n pada prostopadle do jego powierzchni promień świetlny. Promień ulega odchyleniu o kąt a od pierwotnego kierunku. Ile wynosi kąt łamiący klina?