Дисперсия света. Опыт, демонстрирующий эффект. Определение и размерность понятия «телесный угол»

Контрольная работа №1

1. Во сколько раз мощность синего излучения λ=460 нм должна быть больше мощности зелено-жёлтого (максимальная чувствительность глаза), чтобы зрительное ощущение было одинакового?

Ответ: Т.к. нас не интересуют пределы интегрирования, а только дискретные точки, преобразуемформулу  в формулу с неопределённым интегралом

   раза

2. Дисперсия света. Определение. Опыт, демонстрирующий эффект.

Ответ: Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света или зависимость фазовой скорости световых волн от их частоты.

Разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона 1672 г).

3. Какой световой поток падает на поверхность площадью S=100 см2 в ясный солнечный полдень, когда освещённость достигает 100 000 лк?

Ответ: Единицей освещённости является люкс (лк), равный освещённости, создаваемой световым потоком в 1 лм, равномерно распределённым на площади в 1 м2, т. е.

4. Есть лазерный источник света мощностью 1 мВт с длиной волны λ=0,63 мкм. Какой световой поток он будет давать?

Ответ: λ=630 нМ,   S_λ=0,265 лм,  P_λ=0,001 Вт

Здесь не интересуют пределы интегрирования, а только дискретная точка, преобразуемформулу  в формулу с неопределённым интегралом

мкЛМ

5. Дифракция света. Определение. Опыт, демонстрирующий эффект.

Ответ: Дифракция света – это отклонение световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий.

Принцип Гюйгенса – Френеля - каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Зоны Френеля -это участки, на которые можно разбить поверхность световой волны для вычисления результатов дифракции света (см. рис слева).

Смысл разбиения поверхности на зоны Френеля состоит в том, что разность фаз элементарных вторичных волн, приходящих в точку наблюдения от данной зоны, не превышает π(пи). Сложение таких волн приводит к их взаимному усилению. Поэтому каждую зону Френеля можно рассматривать как источник вторичных волн, имеющих определённую фазу. Две соседние зоны Френеля действуют как источники волн, колеблющиеся в противофазе, т.е. вторичные волны, распространяющиеся из соседних зон в точке наблюдения, будут гасить друг друга.

Если поставить на пути световой волны пластинку (см. рис справа), которая перекрывала бы все чётные или все нечётные зоны, то амплитуда колебания в точке Р резко возрастает. Происходит фокусировка волны. Если число открытых зон Френеля нечётное, то в точке P будет наблюдаться светлое пятно, если же открыто чётное число зон Френеля, то в центре картины будет тёмное пятно. Площади зон Френеля примерно одинаковы и равны.

6. Дать определение и размерность понятия «телесный угол». Зависит ли он от расстояния до источника?

Ответ: Телесный угол – часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью.

Телесный угол Ω - равен отношению площади поверхности, Ϭ, вырезанной на сфере конусом с вершиной в точке S, к квадрату радиуса г сферы.  ср

Это отношение не зависит от г, так как с ростом г вырезаемая конусом поверхность, Ϭ увеличивается пропорционально r². Если г=1, то Ω численно равен Ϭ, т. е. телесный угол измеряется поверхностью, вырезанной конусом на сфере единичного радиуса. Единицей телесного угла является стерадиан (ср) [пространственный радиан] — телесный угол, которому на сфере единичного радиуса соответствует поверхность с площадью, равной единице.

7. Что такое показатель преломления среды? Значение действительной и мнимой частей показателя преломления.

Ответ: Показатель преломления зависит от оптических свойств среды

n – Действительная часть показателя преломления отвечает за отражение и фазовый сдвиг электромагнитной волны при прохождении через вещество.

ӕ – Мнимая часть отвечает за поглощение света или за снижение амплитуды волн.

8. Когерентность излучения. Что такое пространственная и временная когерентность, способы их проверки. Зависит ли пространственная когерентность от размера теплового источника света? Можно ли с помощью нагретого тела получить интенсивное излучение, обладающее большой пространственной когерентностью?

Ответ: Колебания называются когерентными если разность их фаз постоянно во времени и при их сложении определяет амплитуду суммарного колебания.

Пространственная когерентность – световая волна называется