Интерференция света

Интерференция света. Дифракция света.

Уровень 1.

1. Интерференция света. Когерентные волны.

2. Геометрическая и оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Разность фаз.

3. Условие максимума и минимума при интерференции света.

4. Ширина интерференционной полосы.

5. Способы получения когерентных волн.

6. Можно ли наблюдать интерференцию света, излучаемого двумя одинаковыми лампами накаливания? Почему?

7. Полосы равного наклона. Полосы равной толщины.

8. Принцип Гюйгенса. Принцип Гюйгенса-Френеля.

9. Дифракция света.

10. В чем заключается принцип построения зон Френеля.

11. Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера.

12. Условие максимумов и минимумов при дифракции на одной щели.

13. Дифракционная решетка. Постоянная дифракционной решетки.

14. Условия главных максимумов и минимумов при дифракции на решетке. Условия добавочных минимумов при дифракции на решетке.

15. Сравните дифракционные картины, получаемые при дифракции монохроматического и белого света на одной щели.

Уровень 2.

1. Два когерентных пучка с оптической разностью хода интерферируют в некоторой точке. Максимум или минимум наблюдается в этой точке? Почему?

2. На плоскопараллельную пластину падает луч света. Чему равна оптическая разность хода для случая интерференции, наблюдаемой в отраженном свете, если n₁<n₂>n₃?

3. В некоторую точку пространства приходят две монохроматические электромагнитные волны с одинаковой амплитудой. Какова интенсивность в этой точке, если колебания: 1) синфазны; 2) противофазны?

4. В некоторую точку пространства приходят волны от двух когерентных источников S₁ и S₂. Длина волны в вакууме 600 нм. При какой минимальной разности фаз в этой точке будет наблюдаться минимум интерференции?

5. Как объяснить радужные полосы, наблюдаемые в тонком слое нефти на поверхности воды?

6. Как изменится картина колец Ньютона, если пространство между линзой и пластинкой заполнить водой? Почему?

7. Докажите, что радиус колец Ньютона в желтом свете больше, чем в фиолетовом.

8. Тонкая пленка, освещенная белым светом, вследствие явления интерференции в отраженном свете имеет зеленый цвет. При уменьшении толщины пленки ее цвет 1) не изменится; 2) станет красным; 3) станет синим.

9. Как изменится амплитудное значение вектора напряженности электрического поля , если закрыть n открытых зон Френеля, а открыть только первую?

10. Каковы характерные особенности дифракционной картины, получающейся при дифракции на малом непрозрачном диске?

11. Что наблюдается на экране при дифракции в параллельных лучах, если ширина щели равна длине волны света? Ответ обоснуйте.

12. Как определить наибольший порядок спектра дифракционной решетки?

13. Почему дифракционная решетка разлагает белый свет в спектр?

14. Сколько дополнительных максимумом и минимумов возникает при дифракции на пяти щелях?

15. На дифракционную решетку падает излучение одинаковой интенсивности с длинами волн _и ₂ . Укажите рисунок, иллюстрирующий положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой, если ₁>₂? (J – интенсивность,  – угол дифракции).

16. Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. Какой рисунок иллюстрирует положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой с наименьшей постоянной решетки? (J – интенсивность света,  - угол дифракции).

Уровень 3.

1. На экране наблюдается интерференционная картина в результате наложения лучей от двух когерентных источников (λ=600 нм). Определите, на сколько полос сместится интерференционная картина, если на пути одного из лучей перпендикулярно ему поместить стеклянную пластинку (n=1,6) толщиной d=4 мкм.

2. Когерентные лучи, длина волны которых в вакууме λ₀=500 нм, приходят в некоторую точку с геометрической разностью хода Δs=1 мкм. Определите, максимум или минимум наблюдается в этой точке, если лучи проходят в скипидаре (n=1,5).

3. Как изменится интерференционная картина, если в опыте Юнга одна из щелей закрыта красным светофильтром, а вторая – зеленым?

4. Диаметры d_i и d_k двух светлых колец Ньютона соответственно равны 4,0 4,8 мм. Порядковые номера колец не определялись, но известно, что между двумя измеренными кольцами расположено три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете (=500 нм). Найти радиус кривизны плосковыпуклой линзы, взятой для опыта.

5. На установке для наблюдения колец Ньютона был измерен в отраженном свете радиус третьего темного кольца (m=3). Когда пространство между плоскопараллельной пластиной и линзой заполнили жидкостью, то тот же радиус стало иметь кольцо с номером на единицу большим. Определить показатель преломления n жидкости.

6. На мыльную пленку (n=1,3), находящуюся в воздухе, падает под углом 30⁰ пучок лучей белого света. При какой наименьшей толщине d пленки отраженный свет с длиной волны =0,55 мкм окажется максимально усиленным в результате интерференции?

7. Определите радиус третьей зоны Френеля, если расстояния от точечного источника света (λ=600 нм) до волновой поверхности и от волновой поверхности до точки наблюдения равны 1,5 м.

8. На дифракционную решетку нормально к ее поверхности падает монохроматический свет (λ=550 нм). На экран, находящийся от решетки на расстоянии L=1 м, с помощью линзы, расположенной вблизи решетки, проецируется дифракционная картина, причем первый главный максимум находится на расстоянии l=10 см от центрального. Определите общее число наблюдаемых максимумов.

9. На дифракционную решетку, содержащую n=500 штрихов на 1 мм, падает нормально белый свет (границы спектра _кр=780 нм и _ф=400 нм). Спектр проецируется помещенной вблизи решетки линзой на экран. Определить ширину b спектра первого порядка на экране, если расстояние L линзы до экрана равно 3 м.

10. На дифракционную решетку, содержащую n=100 штрихов на 1 мм, падает нормально монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол =20⁰. Определить длину волны  света.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособ. для инж.-техн. специальностей вузов.–М.: Высш. школа, 2003.- С. 316-347.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М.: Высш.шк., 1999. – С. 420 – 452.

3. Трофимова Т.И. Оптика и атомная физика: законы, проблемы, задачи: Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш. школа, 1999.- С. 7-53

4. Калашников Н.П., Кожевников Н.М. Физика. Интернет-тестирование базовых знаний: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во «Лань», 2009.- С. 98-106.

5. Бердинская Н.В., Ярош Э.М. Волновая оптика: конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – С. 3-50