Методические рекомендации и задания для самостоятельной работы по физике разделы (стр. 6 из 8)
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Вопросы к коллоквиуму
1. Естественный свет. Поляризованный свет
a) линейно (плоско) поляризованный,
b) циркулярно (по кругу) поляризованный,
c) эллиптически поляризованный,
d) частично поляризованный.
2. Плоскость колебаний и плоскость поляризации. Поляризаторы. Плоскость пропускания поляризатора.
3. Закон Малюса. Как изменяется интенсивность света при прохождении через два поляризатора? При вращении одного из поляризаторов вокруг луча?
4. Степень поляризации частично поляризованного света.
5. Формулы Френеля (вывод для перпендикулярной компоненты).
6. Интенсивность отраженного луча и степень его поляризации. Коэффициент отражения. Закон Брюстера (угол Брюстера). Изменение фазы светового вектора при отражении:
a) от оптически более плотной среды
b) от оптически менее плотной среды
7. Интенсивность преломленного луча и степень его поляризации. Коэффициент прохождения. Стопа Столетова.
8. Двойное лучепреломление. Поляризация при двойном лучепреломлении. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Одноосные кристаллы: оптическая ось, плоскость главного сечения, волновые поверхности обыкновенного и необыкновенного лучей.
9. Поляризация света при прохождении через кристаллические пластинки
a) в 1/4 волны
b) в 1/2 волны
10. Интерференция поляризованных лучей (кристаллическая пластинка в скрещенных и параллельных поляризаторах).
11. Искусственная оптическая анизотропия.
12. Вращение плоскости поляризации (эксперимент и теория). Сахариметрия.
Задачи к коллоквиуму
1. Под каким углом
к горизонту должно находится Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности озера, были наиболее полно поляризованы?(Ответ: 370)
2. Найти коэффициент отражения и степень поляризации отраженных лучей при падении естественного света на стекло (
) под углом 450. Какова степень поляризации преломленных лучей?(Ответ: 5%, 84%, 4,2%)
3. Найти угол
между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность естественного света, проходящего через поляризатор и анализатор, уменьшается в 4 раза.(Ответ: 450)
4. Угол полной поляризации при падении лучей на поверхность некоторой жидкости оказался равным
. Что это за жидкость?5. Пучок поляризованного света (
) падает на пластинку исландского шпата перпендикулярно к его оптической оси. Найти длины волн обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле, если показатель преломления исландского шпата для обыкновенного и для необыкновенного лучей равны 1,66 и 1,49 соответственно.(Ответ: 355 нм, 395 нм)
6. Как отличить естественный свет от плоско-поляризованного?
7. Как отличить естественный свет от поляризованного по кругу?
8. Как отличить эллиптически поляризованный свет от частично поляризованного?
Вопросы к лабораторным работам
I. «Качественное исследование поляризованного света»
1. Показать, что при падении под углом Брюстера преломленный и отраженный лучи взаимоперпендикулярны. Объяснить физически причину поляризации отраженного луча в этом случае.
2. Укажите состояния поляризации отраженного пучка для случаев падения на диэлектрик под углом Брюстера:
а) естественного света
б) света, поляризованного в плоскости падения
в) света, поляризованного в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.
3. Как оценить степень поляризации частично-поляризованного света?
4. Как найти для данного поляризатора плоскость колебаний пропускаемого им света?
5. На чем основано действие поляризационных призм?
6. Что представляет собой поляроид? Как устроена стопа Столетова?
7. В каких случаях говорят об искусственной анизотропии?
II. «Определение концентрации сахара в растворе сахариметром»
1. Устройство и принципы действия сахариметра.
2. Построение поверхности волновых фонтов для характерных случаев распространения света в анизотропной среде (кристалле).
3. Что такое удельное вращение?
4. В чем сущность полутеневого метода?
5. Какие вещества называются оптически активными?
Задания для самостоятельного решения
I вариант
1. Найти угол
полной поляризации при отражении света от стекла, показатель преломления которого 
.2. Найти коэффициент отражения естественного света, падающего на стекло с показателем преломления 1,54 под углом
полной поляризации. Найти степень поляризации лучей, прошедших в стекло.3. Свет какой длины волны максимально усиливается, если кристаллическая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси, помещена между скрещенными николями? Толщина пластинки 1 мм, ne= 1,5500; n0= 1,5506.
II вариант
1. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества 450. Найти для этого вещества угол
полной поляризации.2. Лучи естественного света проходят сквозь плоскопараллельную стеклянную пластинку с показателем преломления 1,54, падая на нее под углом
полной поляризации. Найти степень поляризации лучей, прошедших сквозь пластинку.3. Между двумя скрещенными поляризаторами помещена кристаллическая пластинка, вырезанная параллельно оптической оси. Толщина ее равна 0,045 мм, ne= 1.55; n0= 1.54. Плоскость пропускания первого поляризатора составляет угол 30˚ с плоскостью главного сечения пластинки. Найти интенсивность света, прошедшего через оптическую систему, если на нее нормально падает естественный свет интенсивности
и длины волны 6000 Ǻ.III вариант
1. Найти показатель преломления стекла, если при отражении от него света отраженный луч будет полностью поляризован при угле преломления 300.
2. Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, поставленные так, что угол между их главными плоскостями равен
. Как поляризатор, так и анализатор поглощают и отражают 8% падающего на них света. Оказалось, что интенсивность луча, вышедшего из анализатора, равна 9% интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол .3. Найти наименьшую толщину кристаллической пластинки, вырезанной параллельно оптической оси, что бы падающий на нее плоско-поляризованный свет выходил поляризованным по кругу: (n0= 1,5533, ne= 1,5442,
= 5000 Ǻ).КВАНТОВАЯ ОПТИКА
Вопросы к коллоквиуму
1. Тепловое (температурное) излучение. Равновесность теплового излучения. Излучательная способность тела (спектральная плотность энергетической светимости). Поглощательная способность тела.
2. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Интегральная излучательная способность (энергетическая светимость тела).
3. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела.
4. Закон смещения Вина. Кривые зависимости излучательной способности абсолютно черного тела от частоты и длины водим для разных значений температуры.
5. Функция Кирхгофа.
6. Квантовая гипотеза и формула Планка. Вычисления постоянной Стефана-Больцмана из формулы Планка.
7. Оптическая пирометрия
8. Фотоэлектрический эффект. Опыты Столетова. Закон Столетова
9. Уравнение Эйнштейна
10. Красная граница фотоэффекта. Определение работы выхода из эксперимента.
11. Фотоэлементы и их применение.
12. Внутренний фотоэффект.
13. Фотон. Энергия, импульс, масса фотона. Некоторые соотношения теории относительности.
14. Давление света. Опыты Лебедева. Электромагнитное объяснение давления света. Вывод формулы для давления света в фотонной теории.
15. Эффект Комптона. Эксперимент и теория. Корпускулярно-волновая теория света.
16. Корпускулярно-волновая природа микрочастиц. Гипотеза де Бройля. Длина волны де Бройля. Дифракция микрочастиц. Понятие о фазовой и групповой скоростях. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля. Физический смысл амплитуды волн де Бройля.
Типовые задачи к коллоквиуму
1. Мощность излучения абсолютно черного тела 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что его поверхность 0,6 м2.
(Ответ: 103 К)
2. Температура вольфрамовой спирали в 25-ватной электрической лампочки 2450 К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре
. Найти площадь излучающей поверхности спирали.(Ответ: 0,4 см2)
3. Считая, что атмосфера поглощает 10% лучистой энергии, посылаемой Солнцем, найти мощность излучения, получаемую от Солнца горизонтальным участком Земли площадью 0,5 га. Высота Солнца над горизонтом 300. Излучение Солнца считать близким к излучению абсолютно черного тела.