Zestaw zadań do zajęć wyrównawczych z fizyki

Zestaw zadań do zajęć wyrównawczych z fizyki dla IFT
19. Optyka falowa.
1. Pojęcia podstawowe
1.1 Omówić pojęcie dyfrakcji i interferencji fal.
1.2 Omówić pojęcie fali elektromagnetycznej.
1.3 Omówić doświadczenie Younga.
2. Rozwiąż zadania
2.1 W próżni wzdłuż osi Ox biegną naprzeciw siebie dwie płaskie fale elektromagnetyczne o amplitudach
E0 i długościach λ. W wyniku interferencji tych fal powstała fala stojąca. Napisać i przedyskutować
równanie opisujące rozkład pola elektrycznego w powstałej fali stojącej.
2.2 Widmo dyfrakcyjne drugiego rzędu obserwuje się pod kątem α=6o. Obliczyć długość fali λ
monochromatycznego światła padającego prostopadle na siatkę oraz liczbę N prążków tego widma,
jeżeli siatka dyfrakcyjna ma r=100 rys/mm.
2.3 Na siatkę dyfrakcyjną, w której odległość między szczelinami wynosi d=5000nm, pada prostopadle
wiązka światła jednobarwnego. Bezpośrednio za siatką ustawiono soczewkę o ogniskowej f=0.4m.
Otrzymany na ekranie obraz dyfrakcyjny ma maksimum pierwszego rzędu w odległości x=0.04m od
maksimum środkowego. Obliczyć długość fali λ światła padającego.
2.4 Ile wynosi stała d siatki dyfrakcyjnej, którą można określać długość fal świetlnych do wartości
λ=800nm, to znaczy z jej pomocą można otrzymać co najmniej maksimum pierwszego rzędu?
2.5 Prążek w widmie trzeciego rzędu, otrzymywany za pomocą siatki dyfrakcyjnej dla światła o długości
fali λ1, jest obserwowany w tym samym miejscu, w którym obserwuje się prążek widma czwartego
rzędu, gdy pada światło o długości fali λ2=450nm. Obliczyć długość fali λ1.
2.6 Dużą liczbę nadajników fal elektromagnetycznych pracujących na częstotliwości ν=1010Hz,
umieszczono na prostej poziomej w równych odległościach od siebie. Obliczyć odległość d między
nadajnikami, jeśli układ promieniuje w płaszczyźnie poziomej tylko w sześciu kierunkach (N=6).
2.7 Wiązka światła białego pada prostopadle na siatkę dyfrakcyjną i po ugięciu na jej szczelinach
przechodzi przez soczewkę skupiającą o ogniskowej f. Ostry obraz prążków interferencyjnych
powstaje na ekranie umieszczonym w płaszczyźnie ogniskowej soczewki. Obliczyć odległość ∆x
między sąsiednimi prążkami – niebieskim (λ1=400nm) i żółtym (λ2=580nm).
2.8 Przekrojem poprzecznym pryzmatu szklanego o współczynniku załamania n=3/2 jest trójkąt
równoboczny. Promień świetlny pada prostopadle na jedną ze ścian (nie wzdłuż wysokości trójkąta).
Jaki kąt tworzy kierunek promienia wychodzącego z pryzmatu z kierunkiem promienia padającego?
Jaki powinien być współczynnik załamania światła dla materiału pryzmatu, aby nie nastąpiło
całkowite wewnętrzne odbicie na wewnętrznej ścianie pryzmatu, jeżeli pryzmat znajduje się
w powietrzu?
2.9 Na płaszczyznę klina wykonanego z materiału o współczynniku załamania światła n pada prostopadle
do jego powierzchni promień świetlny. Promień ulega odchyleniu o kąt a od pierwotnego kierunku. Ile
wynosi kąt łamiący klina?