Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
вторую такую же линзу, чтобы диаметр пятна на экране стал равен
первоначальному диаметру падающего пучка? Найти численное значение х для
F= 10 см и L = 15 см.
4.1.72. Точечный источник света расположен на главной оптической оси
тонкой собирающей линзы. По другую сторону линзы находится экран,
перпендикулярный ее главной оптической оси. Найти радиус г светового
пятна на экране, если известно, что расстояние от источника до линзы а =
30 см, расстояние от линзы до экрана b ~ 80 см, фокусное расстояние
линзы/=20 см, а ее радиус R = 3 см.
4.1.73. Точечный источник света расположен на главной оптической оси
тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием / = 20 см. По другую
сторону линзы на расстоянии b = 80 см от нее находится экран,
перпендикулярный ее главной оптической оси. Известно, что если
переместить экран на расстояние d = 40 см в сторону линзы, то размер
пятна света, создаваемого источником на экране, не изменится. Определить
расстояние а от источника света до линзы.
4.1.74. Точечный источник света находится на главной оптической
оси рассеивающей линзы. Если поместить источник в
А В с
• . - точку А, то его изображение расположится в точке В.
Ч ^2
Если поместить источник в точку В, то его изображение расположится в
точке С. Зная расстояния между точками А и В: 11 = 20 см и между точками
В и С: h = 10 см, найти фокусное расстояние линзы /
4.2. Элементы физической оптики Вопросы программы
• Волновые свойства света. Поляризация света. Электромагнитная
природа света. Скорость света в однородной среде. Дисперсия света.
Спектроскоп. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения.
Определения, понятия и законы
247
• Интерференция света. Когерентные источники. Условия образования
максимумов и минимумов в интерференционной картине.
• Дифракция света. Опыт Юнга. Принцип Гюйгенса - Френеля.
Дифракционная решетка.
• Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка. Фотоэффект.
Законы фотоэффекта. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
• Давление света. Опыты Лебедева по измерению давления света.
• Постулаты Эйнштейна. Связь между массой и энергией.
Определения, понятия и законы
Волновые свойства света проявляются в эффектах, присущих любому волновому
движению. К таким эффектам в первую очередь относятся интерференция и
дифракция света (см. ниже).
Электромагнитная природа света. На основе многочисленных экспериментов
установлено, что свет и электромагнитные волны имеют ряд общих свойств:
одинаковую скорость распространения, наличие поляризации (см. ниже),
способность испытывать отражение и преломление и т.п. Это позволило
сделать вывод о том, что свет имеет электромагнитную природу, т.е.
представляет собой электромагнитные волны определенного частотного
диапазона. Длины волн видимого света в вакууме лежат в диапазоне от 0,39
микрона (фиолетовый свет) до 0,77 микрона (красный свет).
Поляризацией света называется физическая характеристика оптического
излучения, связанная с зависимостью свойств света от направления в
плоскости фронта световой волны. Поляризованными могут быть только
поперечные волны. Поперечность световых волн доказана многочисленными
экспериментами по распространению света в кристаллах.
Свет называется линейно-поляризованным, если в световой волне направления
колебаний электрического и магнитного полей строго
248
Элементы физической оптики
фиксированы и перпендикулярны направлению распространения. Естественный
свет неполяризован, направления колебаний электрического и магнитного
полей в нем хаотически меняются так, что все направления колебаний в
плоскости, перпендикулярной лучу, равновероятны.
Существуют различные способы получения поляризованного света. Устройства
(как правило прозрачные кристаллы), с помощью которых из естественного
света выделяют поляризованный свет, называются поляризаторами. Для
обнаружения поляризации служат анализаторы, которые по своему принципу
действия идентичны поляризаторам. Поляризатор пропускает свет только с
определенным направлением колебаний электрического (и соответственно
магнитного) поля. В зависимости от ориентации анализатора поляризованный
свет либо проходит, либо не проходит через него. При скрещенном положении
поляризатора и анализатора, когда они повернуты друг относительно друга
на 90°, световые волны через них не проходят.
Скорость света в однородной среде определяется формулой
v = ~, (4.2.1)
п
где с - скорость света в вакууме ( с = 3-108 м/с), п - показатель
преломления среды. Длина световой волны X в веществе с показателем
преломления п уменьшается по сравнению с длиной волны А,0 в вакууме: Х =
Х01 п. На расстоянии d, которое проходит в веществе световая волна,
укладывается в п раз большее число длин волн, чем в вакууме.
Дисперсией света называется явление зависимости показателя преломления
среды от частоты (длины волны) света. Из (4.2.1) вытекает, что дисперсия
света может определяться также как явление зависимости скорости
