Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 117
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности
Приборостроение
____________________________
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1
по дисциплине:
Физика
| Исполнитель: | | ||||
| студент группы | 3-1Б11 | | | | Суфиева Э.Н. |
| | | | | | |
Томск 2023
Задача №1
Разность фаз колебаний электрического вектора электромагнитной волны в двух точках, лежащих на луче и отстоящих от источника волн на расстояниях 20 м и 45 м, равна 60. Найти длину волны и период. Считать, что волна распространяется в вакууме.
Дано:
l1=20м
l2=45м
∆φ=60°=π/3
Найти:
Т=?
λ=?
Решение:
Расстояние между точками:
∆l=45-20=25м
∆φ=
*∆lλ =
=
с=λ*v
c-скорость электромагнитной волны в вакууме (3*108м/с).
Отсюда,
v=
v=
=2000000 м/сТ=
T=
0.0000005 сОтвет: T=0.0000005 с
Задача №2
Индуктивность 22,6 мГн и активное сопротивление включены параллельно в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Найти сопротивление, если известно, что сдвиг фаз между напряжением и током равен 60
.
Дано:_d=0.5мм=5*10_-4_мL=5мl=5мм=5*10_-3_мНайти:_λ=Решение'>Дано:
L=22,6 мГн=22,6*10-3Гн
v=50Гц
φ=60
Найти:
R=?
Решение:
При параллельном включении R и L сдвиг фаз:
tgφ=
=
=
Сопротивление:
R=2πvLtgφ
R=2*3,14*50*22,6*10-3*tg60Ом
Ответ: R=12.3 Ом
Задача №3
В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми источниками света 0,5 мм, расстояние до экрана 5 м. На экране расстояние между интерференционными полосами равно 5 мм. Определить длину волны света.
Дано:
d=0.5мм=5*10-4м
L=5м
l=5мм=5*10-3м
Найти:
λ=?
Решение:
Для определения ширины l интерференционных полос можно пользоваться соотношением, полученным для опыта Юнга:
l=
Из этого,
λ=
λ=
=5*10-7Ответ: λ=5*10-7м
Задача №4
Поверхности стеклянного клина образуют между собой угол 2. На клин нормально падает свет длиной волны 560 нм. Определить ширину интерференционных полос.
Дано:
φ=2 рад
λ=560нм=5,6*10-7м
n=1.5
Найти:
x=?
Решение:
Выделим из всей совокупности лучей, падающих на поверхность клина, лучи 1 и 2, расстояние между которыми равно ширине интерференционной полосы х. Допустим, что в точках падения лучей 1 и 2 наблюдаются светлые полосы. Обозначим толщину пленки в месте падения первого луча h1, второго – h2. Оптическая разность хода когерентных лучей, образованных при отражении луча 1 от верхней и от нижней поверхностей пленки равна:
2h1n+
Второго луча:
2h2n+
Вычитая первую формулу из второго, получим:
2(h2-h1)n=
Из треугольника АВС выразим разность расстояний h2-h1=xtgφ
Так как угол маленький h2-h1=xφ. Уравнение принимает вид:
2xφn=
Выражаем ширину интерференционной полосы:
х=
Ответ: х=0,0003м
Задача №5
Установка для получения колец Ньютона освещена светом
( = 500 нм), падающим нормально. Радиус кривизны линзы 5 м. Наблюдение в отраженном свете. Определить ширину второго кольца Ньютона.
Найти:_α=Решение'>Дано:
λ=500нм=5*10-7м
R=5м
k=2
Найти:
∆r2=?
Решение:
Радиус темных колец Ньютона для отражения света:
∆rk=
Учитывая, что показатель преломления воздуха равен 1. Радиус будет равен:
∆r2=
=0,002мОтвет: ∆r2=0,002м
Задача №6
На дифракционную решетку падает монохроматический свет. Определить постоянную решетки, выраженную в длинах волн, если максимум третьего порядка наблюдается под углом 3648 к нормали.
Дано:_t_=_1_год_=_31536000сТ=5800КНайти:_∆m=Решение'>Дано:
φ=3648
k=3
Найти:
d=?
Решение:
Формула дифракционной решетки:
d*sinφ=kλ
Постоянная d решетки, выраженная в длинах волн падающего света:
d=
λ=
λ=5.00815λОтвет: d=5.00815λ
Задача №7
Определить угловую высоту Солнца над горизонтом, если солнечный луч, отраженный от поверхности воды, полностью поляризован. Показатель преломления воды 1,33.
Дано:
n1=1
n2
=1.33
Найти:
α=?
Решение:
Отраженный луч максимально поляризован, если для угла ℇ его падения выполняется условие Брюстера:
tgℇ=n
где n – относительный показатель преломления двух сред.
Тогда:
ℇ=arctg
где, n1- абсолютный показатель преломления воздуха; n2 – абсолютный показатель преломления воды.
ℇ=arctg
=53Солнце находится к горизонту под углом α. Значит:
α=903
Ответ: α
Задача №8
На дифракционную решетку, постоянная которой 4 мкм, нормально падает пучок белого света. Определить протяженность видимого участка спектра первого порядка, спроектированного на экран линзой с фокусным расстоянием 50 см. Длины волн границ видимого света принять равными 380 нм и 760 нм.
Дано:
d=4 мкм = 4*10-5м
k=1
L=50см=0,5м
λф=380нм=3,8*10-7м
λк=760нм=7,6*10-7м
Найти:
∆х=?
Решение:
Протяженность видимого участка спектра первого порядка можно определить, используя рисунок:
∆х=хк-хф
Расстояние:
х=Ltgφ
где, φ – угол дифракции. Для максимума первого порядка этот угол очень мал. А для малых углов выполняется соотношение:
tgφ=sinφ
Тогда,
х=Lsinφ
А sin φ найдем из условия максимума на дифракционной решетке:
dsinφ=kλ
sinφ=
Тогда,
x=
хф=
=0,00475мхк=
=0,0095м∆х=0,0095-0,00475=0,00475м
Ответ: ∆х=0,00475м
Задача №9
Найти, на сколько уменьшится масса Солнца за год вследствие излучения. Солнце считать абсолютно чёрным телом. Температура Солнца равна 5800 К.
Дано:
t = 1 год = 31536000с
Т=5800К
Найти:
∆m=?
Решение:
Из связи энергии и массы:
∆W=∆mc2
Уменьшение массы:
∆m=
Энергия, излучаемая Солнцем:
W=RэSt
По закону Стефана-Больцмана энергетическая светимость абсолютно черного тела:
Rэ=σT4
Площадь поверхности Солнца:
S=4πR2
Тогда,
∆m =
= 
= 
= =1.3686*1017 кгОтвет: ∆m =1.3686*1017 кг
Задача №10
Кванты света с энергией 4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода 4,5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.
Дано:
ℇ=4,9эВ=7,84*10-19Дж
Авых=4,5эВ=7,2*10-19Дж
Найти:
Рmax=?
Решение:
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:
ℇ=Авых+WКmax
Кинетическая энергия:
WКmax=
АвыхМаксимальная скорость вылетающих электронов:
vmax=
Максимальный импульс, передаваемый поверхности металла:
Рmax=mvmax=m
=
Ответ: Рmax=
