Файл: П. Г. Демидова Кафедра микроэлектроники и общей физики утверждаю декан физического факультета И. С. Огнев 20 мая 2021 г. Рабочая программа.pdf

9 3. § 2.1-2.3, 7.2 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ –
Ярославль, 2001. – 114 с.)
Задания по теме № 6:
1. Задачи 5.83-5.85, 5.87-5.99 (Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – СПб., 2004. – 416 c.)
2. § 4.4, 4.5 (Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. – М., 2013.– 264 с.)
3. § 2.4, 7.2 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ – Ярославль,
2001. – 114 с.)
Задания по теме № 7:
1. Задачи 5.99, 5.100 (Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – СПб., 2004. – 368 c.)
2. § 4.6 (Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. – М., 2013.– 264 с.)
3.
§ 2.5 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ – Ярославль,
2001. – 114 с.)

10 2. § 6.7, Приложение 1 (Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. – М., 2013.–
264 с.)
3.
§ 4.9, 5.5 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ – Ярославль,
2001. – 114 с.)
Задания по теме № 14:
1. Задачи 5.262-5.265, 5.268, 5.273-5.275 (Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – СПб.,
2004. – 416 c.)
2.
§ 6.2, 7.6 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ – Ярославль,
2001. – 114 с.)
Задания по теме № 15:
1. Задачи 5.278-5.282, 5.287, 5.292-5.295, 5.303-5.305, 5.311 (Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – СПб., 2004. – 416 c.)
2.
§ 6.1, 6.3-6.5, 7.6 (Оптика: Учебное пособие/Сост. Н.А. Рудь, А.Н. Сергеев. ЯрГУ –
Ярославль, 2001. – 114 с.)
Задачи для самостоятельного решения
1. Определить фокусное расстояние вогнутого сферического зеркала, если оно дает действительное изображение предмета, увеличенное в 4 раза. Расстояние между предметом и его изображением 15 см.
2. Радиус кривизны вогнутого зеркала 40см. Найти положение предмета, при котором его изображение будет действительным и увеличенным в 2 раза; мнимым и увеличенным в 2 раза.
3. Сходящийся пучок лучей падает на выпуклое зеркало так, что точка пересечения продолжений этих лучей находится на оси зеркала на расстоянии 20 см от него. После отражения эти лучи пересекают оптическую ось на расстоянии 0,6 м от зеркала. Найти фокусное расстояние зеркала.
4. Шест высотой 1м вбит вертикально в дно пруда так, что он целиком находится под водой. Определить длину тени от шеста на дне пруда, если лучи солнца падают на поверхность воды под углом 30 0
5. На сколько меняется длина волны красных лучей при переходе из воздуха в стекло, если показатель преломления стекла для этих лучей 1,51, а частота их 4

10 14 с

1

6. На какой глубине под водой находится водолаз, если он видит отраженными от поверхности воды те части горизонтального дна, которые расположены от него на расстоянии 15м и больше

Рост водолаза 1,7м.
7. Как расположить источник света относительно собирающей линзы и вогнутого зеркала, чтобы получить параллельный пучок лучей

8. Где и какого размера получится изображение предмета высотой 2 см, помещенного на расстоянии 15 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием 0,1 м

9. Определить полный световой поток, даваемый источником, если на расстоянии 2 м от него освещенность 15 лк. Силу света по всем направлениям считать одинаковой.

11 10. Через круглое окно проходит поток 12,5 Вт от точечного источника, находящегося на расстоянии 40 см от окна. Диаметр окна 60 см. Определить силу света источника.
11. В лампе, дающей силу света 85 кд, светящимся телом является накаленный шарик диаметром 3 мм. Найти яркость лампы, если сферическая колба сделана из прозрачного стекла; из матового стекла. Диаметр колбы 6 см. Потерями света в оболочке колбы пренебречь.
12. На стеклянную пластинку (n
1
= 1,5) нанесена прозрачная пленка (n
2
= 1,4). На пленку нормально к поверхности падает монохроматический свет (

= 600 нм). Какова наименьшая толщина пленки, если в результате интерференции отраженные лучи максимально ослаблены

13. На диафрагму с двумя узкими щелями, находящимися на расстоянии d = 2,5 мм, падает нормально монохроматический свет. Интерференционная картина образуется на экране, отстоящем от диафрагмы на расстоянии l = 100 см. Куда и на какое расстояние сместятся интерференционные полосы, если одну из щелей закрыть стеклянной пластинкой толщиной h = 10 мкм

14. На установку для получения колец Ньютона падает нормально монохроматический свет (

= 0,5 мкм). Определить толщину воздушного слоя там, где наблюдается 5-е светлое кольцо в отраженном свете.
15. Оптическая сила плоско - выпуклой линзы (n = 1,5) 0,5 дптр. Линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить радиус 7-го темного кольца
Ньютона в проходящем свете (

= 0,5 мкм).
16. На щель шириной а = 0,1 мм падает пучок монохроматического света (

= 500 нм).
Дифракционная картина наблюдается на экране, находящемся в фокальной плоскости линзы, оптическая сила которой равна 5 дптр. Определить расстояние между минимумами во втором порядке.
17. Дифракционная решетка содержит 100 штрихов на 1 мм длины. Определить длину волны монохроматического света, падающего на решетку нормально, если угол между двумя спектрами первого порядка 8 0
18. Какой наибольший порядок спектра натрия (

= 590 нм) можно наблюдать при помощи дифракционной решетки. Имеющей 500 штрихов на 1 мм длины, если свет падает по углом 30 0

19. Постоянная дифракционной решетки, установленной в спектрометре, 2 мкм. Под каким углом к оси коллиматора следует установить зрительную трубу для наблюдения спектральной линии длинной волны 410 нм

20. На каком расстоянии друг от друга будут находиться на экране две линии спектра ртути с длинами волн 577 и 579,1 ни в спектре первого порядка, полученном при помощи дифракционной решетки с периодом 4мкм

Фокусное расстояние линзы, проектирующей спектр на экран, 60см. Лучи падают на решетку нормально.
21. Спектры второго и третьего порядков в видимой области от дифракционной решетки частично перекрываются. Какой длине волны в спектре третьего порядка соответствует

= 700 нм в спектре второго порядка


12 22. На вершине телевизионной башни находятся на расстоянии l = 20 см две красные лампочки (

= 640 нм). Каким должен быть наименьший диаметр объектива зрительной трубы, чтобы эти лампочки можно было увидеть раздельно с расстояния 15 км

23. На какой высоте должно находиться солнце, чтобы свет, отраженный от поверхности воды, был максимально поляризован

24. Луч света, падая на поверхность раствора, частично отражается, частично преломляется. Определить показатель преломления раствора, если отраженный луч полностью поляризуется при угле преломления 35 0
25. Анализатор в 2 раза ослабляет интенсивность падающего на него поляризованного света. Каков угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора

Потерями света в анализаторе пренебречь.
26. На пути плоско поляризованного луча поместили пластинку кварца, вырезанную параллельно оптической оси кристалла. Какой толщины должна быть пластинка, чтобы образующаяся разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами составляла
0,25 длины волны желтого света (

= 589 нм). Максимальный показатель преломления необыкновенного луча данной длины волны 1,553, а обыкновенного – 1,543.
27. Определить толщину кварцевой пластинки. Для которой угол поворота плоскости поляризации света длиной волны 490 нм равен 150 0
. Постоянная вращения в кварце для этой длины волны 26,3 град/мм.
28. Найти мощность, излучаемую абсолютно черным шаром радиусом 10 см, который находится в комнате при температуре 20 0
С.
29. Вычислить массу, теряемую Солнцем за 1 с вследствие лучеиспускания. Если температура его поверхности 5800 К.
30. Энергия фотона 1 МэВ. Определить импульс фотона.
31. Красная граница фотоэффекта для железа, ртути, лития, натрия, калия определяется соответственно длинами волн 262, 274, 517, 540, 620 нм. Найти работу выхода электронов из металлов и выразить ее в электрон–вольтах.
32. Какой длины волны электромагнитную волну следует направить на поверхность цинка, чтобы скорость электрона, вылетевшего из металла, была 0,8 Мм/с

Варианты заданий для контрольной работы 1
Разделы:
- геометрическая оптика,
- фотометрия,
- интерференция.

13
Вариант 1 1.
Радиус стеклянного шара (
5
,
1

n
) R=4см. 1) Найти положение главных плоскостей. 2) Найти фокусное расстояние f. 3) Найти расстояние
x

от центра шара до изображения предмета, который расположен в 6см от поверхности шара. 4) Найти увеличение изображения. Найденные величины указать на чертеже.
2. Найти построением ход луча 2, если известен ход луча 1 после преломления в линзе 1’.
3.На мачте высотой

h
8м висит лампа силой света

I
1ккд. Принимая лампу за точечный источник света, определить, на каком расстоянии
l
от основания мачты освещенность Е поверхности земли будет равна 1 лк.
4. На тонкий стеклянный клин в направлении нормали к его поверхности падает монохроматический свет (
600


нм). Определить угол

между поверхностями клина, если расстояние
l
между смежными интерференционными минимумами в отраженном свете равно 4 мм.
5. Кольца Ньютона наблюдаются с помощью двух одинаковых тонких плоско-выпуклых линз радиусом R кривизны равным 1 м, сложенных вплотную выпуклыми поверхностями
(плоские поверхности линз параллельны). Определить радиус второго светлого кольца в отраженном свете (
600


нм) при нормальном падении света на поверхность верхней линзы.
Вариант 2 1. Найти фокусное расстояние
f
и положения главных плоскостей двояковыпуклой толстой линзы, для которой
5
,
1

n
, R
1
=10 см, R
2
=4 см,
d
=2 см. Дать чертеж.
2. Найти построением ход луча 2, если известен ход луча 1 после преломления в линзе 1’.
3. Светильник из молочного стекла имеет форму шара диаметром

d
20 см, Сила света I равна 80 кд. Определить полный световой поток Ф
0
, светимость R и яркость В светильника.
4. Мыльная пленка, расположенная вертикально, образует клин вследствие стекания жидкости. При наблюдении интерференционных полос в отраженном свете ртутной дуги

14
(


546.1 нм) оказалось, что расстояние между пятью полосами

l
2 см. Найти угол

клина. Свет падает перпендикулярно к поверхности пленки. Показатель преломления мыльной воды n=1.33.
5. Найти расстояние
l

между двадцатым и двадцать первым светлыми кольцами
Ньютона, если расстояние между вторым и третьим равно 1 мм, а кольца наблюдаются в отраженном свете.
Вариант 3 1. В центре квадратной комнаты площадью S=25 м
2
висит лампа. На какой высоте h от пола должна находиться лампа, чтобы освещенность в углах комнаты была наибольшей?
2. Найти построением ход луча отражения в выпуклом зеркале. (F – фокус, ОО’ – оптическая ось)
3.
С одной стороны двояковыпуклой тонкой линзы, сделанной из стекла (
52
,
1

n
), находится вода (
33
,
1


n
), с другой воздух. Радиусы кривизны равны 20 см. Найти положения главных и фокальных плоскостей системы. найденные величины указать на чертеже.
4. Мыльная пленка, расположенная вертикально, образует клин вследствие стекания жидкости. При наблюдении интерференционных полос в отраженном свете ртутной дуги
(


546.1 нм) оказалось, что расстояние между пятью полосами

l
2 см. Найти угол

клина. Свет падает перпендикулярно к поверхности пленки. Показатель преломления мыльной воды n=1.33.
5. Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим по нормали к поверхности пластинки. Наблюдение ведется в отраженном свете. Радиусы двух соседних темных колец равны r к
=4 мм и r к+1
=4.38 мм. Радиус кривизны линзы R=6.4 м. Найти порядковые номера колец и длину волны

падающего света.
Вариант 4 1.Над центром круглой площадки висит лампа. Освещенность Е
1
а центре площадки равна
40 лк, Е
2
на краю площадки равна 5лк. Под каким углом
i
падают лучи на край площадки?
2.На рисунке указаны положения главной оптической оси ОО’ и ход луча 1. Построить ход луча 2 после отражения его от зеркала.

15 3.Определите положение главных плоскостей и фокусное расстояние системы двух тонких линз, изображенных на рисунке. Найденные величины указать на чертеже.
4. Диаметры
i
d и
k
d двух светлых колец соответственно равны 4,0 и 4,8 мм. Порядковые номера не определялись, но известно, что между измеренными кольцами расположено три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете (
500


нм). Найти радиус кривизны плосковыпуклой линзы, взятой для опыта.
5. Пучок света (
582


нм) падает перпендикулярно на поверхность стеклянного клина.
Угол клина равен
0 2



. Какое число k
0
темных интерференционных полос приходится на единицу длины клина? Показатель преломления стекла равен n=1.5.
Варианты заданий для контрольной работы 2
Разделы:
- интерференция,
- дифракция.
Вариант 1 1. Найти расстояние Δℓ между двадцатым и двадцать первым светлыми кольцами
Ньютона, если расстояние между вторым и третьим равно 1 мм, а кольца наблюдаются в отраженном свете.
2. Свет с длиной волны λ=600 нм падает на тонкую мыльную пленку под углом падения
30˚. В отраженном свете на пленке наблюдаются интерференционные полосы. Расстояние между соседними полосами Δх=4 мм. Показатель преломления пленки 1,33. Вычислить угол α между поверхностями пленки.
3. Под углом α=30˚ наблюдается четвертый максимум для длины волны λ=0,644 мкм.
Определить постоянную дифракционной решетки и ее ширину, если она позволяет разрешить Δλ=0,322 нм.