7. Геометрическая и волновая оптика
Законы отражения и преломления. Полное внутреннее отражение. Показатель преломления.
Линза. Формула тонкой линзы. Построение изображений для собирающей и рассеивающей линз.
Интерференция света. Условия максимума и минимума.
Интерференция света в тонких пленках. Полосы равного наклона. Полосы равной толщины.
Просветленная оптика.
Дифракция света. Метод зон Френеля.
Дифракция на круглом отверстии.
Дифракция на диске.
Дифракция на одной щели.
Дифракция на дифракционной решетке.
Дифракция на пространственной решетке.
Разрешающая способность оптических приборов.
Дисперсия света.
Поглощение света. Закон Бугера.
Поляризация света. Закон Малюса.
Двойное лучепреломление.
Вращение плоскости поляризации в оптически активных веществах.
Литература.
[1], т.2, с. 316-478; [2], с. 304-366; [3], с. 385-451; [4], с. 317-359; [5] с. 318-398.
1. Диэлектрическая проницаемость прозрачного материала для голубого света равна 2.1, а магнитная проницаемость равна 1.0. Если скорость света в вакууме равна С, то ФАЗОВАЯ скорость света в безграничной среде из этого материала равна:
1)
;
2)
;
3)
;
4)
;
5)
.
2. Заряженная частица, движущаяся с большой скоростью, проходит сквозь тонкий лист стекла с показателем преломления 1.5. Частица излучает свет в стекле (излучение Черенкова). Минимальная скорость частицы равна:
1) 2/3 С; 2) 5/9 С; 3) 4/9 С; 4) С; 5) 1/3 С.
3
.
Газонаполненная ячейка длиной 5 см
помещается в одном из плеч интерферометра
Майкельсона, как показано на рисунке.
Интерферометр освещается светом с
длиной волны 500 нанометров. После того
как газ из ячейки откачивается,
интерференционная картина
смещается на 40 полос. Значение показателя
преломления этого газа наиболее близко
к:
1) 1.0002;
2) 1.00002;
3) 1.02;
4) 0.98;
5) 1.00.2
4. Укажите условие МИНИМУМОВ для дифракции Фраунгофера на щели при нормальном падении света.
1) dsinφ =(P/N) (Р=1, 2, ... N-1, N+1,...2N-1, 2N+1...);
2) bsinφ =(2m+1)/2 (m=1, 2, ...);
3) sinφ = 1.22 /D;
4) bsinφ =m (m=1, 2, ...);
5) dsinφ =n (n=0, 1, 2, ...).
5. Какую картину наблюдаем мы за анализатором при вращении вокруг направления распространения плоскополяризованного луча?
А. Интенсивность света не меняется.
Б. Изменяется ориентация плоскости колебаний света, выходящего из прибора.
В. Интенсивность света изменяется в пределах от Imin до Imax.
Г. За анализатором I=Iестcos2.
Варианты ответов:
1) Б и Г; 2) Б и В; 3) В и Г; 4) А и Г; 5) А и Б.
6
.
Одна и та же дифракционная решетка
освещается различными монохроматическими
излучениями. Какой рисунок соответствует
случаю освещения светом НАИБОЛЬШЕЙ
частоты (I
– интенсивность света,
– угол дифракции)?
1) Г; 2) А; 3) Б; 4) В;
5) для ответа недостаточно данных.
7. Имеются 4 решетки с различными постоянными, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением. Какой рисунок (вопрос 6) иллюстрирует положение главных максимумов, создаваемых дифракционной решеткой с НАИМЕНЬШЕЙ постоянной d?
1) В; 2) А; 3) Г; 4) для ответа недостаточно информации; 5) Б.
8. На сколько изменится оптическая разность хода интерферирующих лучей при переходе от середины одной светлой интерференционной полосы к середине соседней светлой полосы ( – длина волны)?
1) ; 2) нет верного ответа; 3) /4; 4) 2; 5) /2.
9. Световые волны могут быть поляризованы, а звуковые волны в газе – нет. Укажите наилучшее объяснение этому факту.
1) Световые волны распространяются при более высоких скоростях, чем звуковые;
2) для световых волн наблюдается эффект Доплера, а для звуковых – нет;
3) световые волны имеют более короткую длину волны, чем звуковые;
4) световые волны имеют более высокую частоту, чем звуковые;
5) световые волны поперечные, тогда как звуковые волны в газе – продольные.
1
0.
Сколько зон Френеля для точки Р
укладывается на волновой поверхности,
вырезанной диафрагмой?
1) 10; 2) 2.5; 3) 5; 4) 20; 5) 15.
11. Какие факторы влияют на величину угла поворота плоскости поляризации света, проходящего через раствор?
А. Концентрация раствора. Б. Длина волны света.
В. Длина пути в растворе. Г. Интенсивность света.
Варианты ответов:
1) Только В и Г; 2) только А, Б и В; 3) только Б и В;
4) только А и Б; 5) только Б и Г.
12. Как изменится интерференционная картина на экране, если источники света S1 и S2 будут испускать свет с МЕНЬШЕЙ длиной волны?
1) Уменьшится ширина интерференционных полос;
2) увеличится ширина интерференционных полос;
3) нет верного ответа;
4) уменьшится интенсивность полос;
5) увеличится интенсивность полос.
13. При какой разности хода для фиолетовых лучей с длиной волны 400 нм возникает максимум второго порядка?
1) Нет верного ответа; 2) 800 нм; 3) 1400 нм; 4) 600 нм; 5) 1200 нм.
14. Какие из приведенных соотношений выражают суть явления ДИСПЕРСИИ ( - длина волны, – скорость волн, – частота)?
А. =/. Б. =f(t). В. =f(). Г. n=f().
Варианты ответов:
1) А и В; 2) Б и В; 3) В и Г; 4) А и Г; 5) А и Б.
15. От каких свойств среды зависит скорость света в данной среде?
А. От плотности. Б. От температуры. В. От магнитных свойств.
Г. От давления. Д. От электрических свойств.
Варианты ответов:
1) В и Г; 2) А и Б; 3) В и Д; 4) Е и Д.
16. От чего зависит оптическая разность хода световых волн при интерференции в тонкой пленке?
А. От толщины пленки. Б. От показателя преломления пленки.
В. От амплитуды падающей волны. Г. От угла падения волны на пленку.
Варианты ответов:
1) только от В и Г; 2) только от Б и В; 3) только от А и Б;
4) от А, Б, В и Г; 5) только от А, Б и Г.
17. Необходимо покрыть стеклянную линзу неотражающим слоем. Если выбрать слой материала с показателем преломления, равным среднему геометрическому показателей преломления воздуха и стекла, то наилучшей толщиной будет (здесь -длина волны света в материале покрытия):
1) /2; 2) / ; 3) /4; 4) 1.5; 5) .
18. Колебания двух когерентных источников волн приходят в точку наблюдения в одинаковой фазе. Интенсивность волны от каждого источника равна I0. При этом интенсивность в точке наблюдения оказалась равной:
1) 2I0; 2) 4I 0; 3) 3I 0; 4) I0; 5) 0.
19. Угловое расстояние между компонентами двойной звезды 8 микрорадиан, а свет от двойной звезды имеет длину волны 5500 ангстрем. Наименьший диаметр зеркала телескопа, который может разрешить компоненты двойной звезды, наиболее близок к:
1) 100 м; 2) 10 см; 3) 1 см; 4) 1 м; 5) 1 мм.
20. Укажите утверждения, которые определяют явление дифракции света.
А. Любое отклонение при распространении света от законов геометрической оптики.
Б. Пространственное перераспределение интенсивности света при наложении двух или нескольких когерентных волн.
В. Огибание волнами препятствий и захождение их в область геометрической тени.
Г. Зависимость фазовой скорости световой волны от ее частоты (длины волны).
Д. Зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины волны) падающего света.
Варианты ответов:
1) Г и Д; 2) А и Г; 3) А и Д; 4) А и Б; 5) А и В.
21. Для получения плоскополяризованного света используются:
А. Оптически активные вещества.
Б. Одноосные кристаллы и приборы на их основе.
В. Электрическое и магнитное поле.
Г. Диэлектрическое зеркало, определённым образом ориентированное к лучу.
Варианты ответов:
1) Б, В и Г; 2) только В и Г; 3) только А и Б;
4) только Б и Г; 5) А, Б, В и Г.
22. Предположим, что ветровые стекла и стекла фар автомобиля сделаны из поляроидов. Как должны быть расположены главные плоскости этих поляроидов, чтобы водитель мог видеть дорогу в свете фар своего автомобиля и не испытывать слепящего действия фар встречных машин?
1) С незначительным отклонением от вертикали;
2) параллельно друг другу у встречных машин;
3) вертикально;
4) горизонтально;
5) под углом 900 у встречных машин.
23. Наибольшая длина волны рентгеновских лучей, которые могут испытывать Брэгговскую дифракцию на семействе кристаллических плоскостей, находящихся на расстоянии d друг от друга, равна:
1) 2d; 2) 4d; 3) d/2; 4) d/4; 5) d.
24. Укажите утверждения, которые определяют явление ДИСПЕРСИИ света.
А. Любое отклонение при распространении света от законов геометрической оптики.
Б. Пространственное перераспределение интенсивности света при наложении двух или нескольких когерентных волн.
В. Огибание волнами препятствий и захождение их в область геометрической тени.
Г. Зависимость фазовой скорости световой волны от ее частоты (длины волны).
Д. Зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины волны) падающего света.
Варианты ответов:
1) Г и Д; 2) А и Г; 3) А и Д; 4) А и Б; 5) А и В.
25. На диафрагму падает пучок монохроматического света. Если в отверстии укладывается очень большое число зон Френеля, то амплитуда колебаний световой волны в точке наблюдения равна:
1) А=А1; 2) А=(А1+А2)/2; 3) А=(А1–А2)/2; 4) А=А1/2; 5) А=А1–А2.
26. Какие утверждения относятся к необыкновенному лучу в двулучепреломляющем кристалле?
А. Колебания вектора Е происходят перпендикулярно главному сечению кристалла.
Б. Колебания вектора Е происходят в главной плоскости кристалла.
В. Скорость распространения луча одинакова по всем направлениям.
Г. Скорость распространения луча зависит от направления его распространения.
Варианты ответов:
1) А и В; 2) только В; 3) А и Г; 4) только А; 5) Б и Г.
27. Что происходит при вращении поляризатора вокруг направления распространения естественного луча?
А. За поляризатором I=Iест.
Б. Изменяется ориентация плоскости колебаний света, выходящего из прибора.
В. Интенсивность света изменяется в пределах от Imin до Imax.
Г. Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, остается одной и той же, равной I=0.5Iест.
Варианты ответов:
1) только В; 2) А и Б; 3) только А; 4) только Г; 5) Б и Г.
28. Укажите факторы, влияющие на то явление, что окна домов на фоне стен днем кажутся темными.
А. Коэффициент отражения света у стекла меньше, чем у стен домов.
Б. Большую часть света стекло пропускает.
В. Стены комнат часть света поглощают.
Г. Глаз человека воспринимает отраженный или излучаемый телами свет.
Варианты ответов:
1) А, Б и В; 2) все факторы; 3) только А и Г;
4) только А и В; 5) только А и Б.
29. Укажите условие ГЛАВНЫХ МАКСИМУМОВ для дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке:
1) dsinφ =(P/N) (Р=1, 2, ... N–1, N+1, ...2N–1, 2N+1...);
2) bsinφ =(2m+1)/2 (m=1, 2, ...);
3) sinφ = 1.22 /D;
4) bsinφ =m (m=1, 2, ...);
5) dsinφ =n (n=0, 1, 2, ...).
30. Укажите условие вторичных минимумов для дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке:
1) dsinφ =(P/N) (Р=1, 2, ... N–1, N+1, ...2N–1, 2N+1...);
2) bsinφ =(2m+1)/2 (m=1, 2, ...);
3) sinφ = 1.22 /D;
4) bsinφ =m (m=1, 2, ...);
5) dsinφ =n (n=0, 1, 2, ...).
31. Укажите приближенное условие МАКСИМУМОВ для дифракции Фраунгофера на щели при нормальном падении света (здесь - длина волны):
1) dsinφ =(P/N) (Р=1, 2, ... N–1, N+1, ...2N–1, 2N+1...);
2) bsinφ =(2m+1)/2 (m=1, 2, ...);
3) sinφ = 1.22 /D;
4) bsinφ =m (m=1, 2, ...);
5) dsinφ =n (n=0, 1, 2, ...).
32. Свет длиной волны 5200 ангстрем падает перпендикулярно на дифракционную решетку, имеющую 2000 штрихов на один сантиметр. Значение угла, на котором наблюдается дифракционный максимум первого порядка, наиболее близко к:
1) 150; 2) 120; 3) 90; 4) 60; 5) 30.
3
3.
Непрерывный пучок света падает нормально
на кусочек поляроида. Когда поляроид
вращается вокруг оси пучка, интенсивность
прошедшего света меняется по закону
А+Всоs2,
где
–
угол поворота, а А и В постоянные, такие,
что А>В>0. Какое из следующих утверждений
относительно падающего света верно?
1) Свет полностью плоскополяризованный;
2) свет полностью неполяризованный (свет естественный);
3) свет частично плоскополяризованный, а частью неполяризованный;
4) свет частью поляризован по кругу, частью неполяризованный;
5) свет полностью поляризован по кругу.
34. Какие утверждения относятся к обыкновенному лучу в двоякопреломляющем кристалле?
А. Колебания вектора Е происходят перпендикулярно главному сечению кристалла.
Б. Колебания вектора Е происходят в главной плоскости кристалла.
В. Скорость распространения луча одинакова по всем направлениям.
Г. Скорость распространения луча зависит от направления его распространения.
Варианты ответов:
1) А и В; 2) только В; 3) А и Г; 4) только Б; 5) Б и Г.
3
5.
На рисунке приведен элемент оптической
схемы интерферометра, в плечах которого
находятся трубки длиной L1
и L2
с газами с показателями преломления n1
и n2
соответственно. Установка вакуумирована.
Чему равна оптическая разность хода
между лучами от источников S1
и S2?
1) L1(n1–1) –L2(n2–1);
2) L1+L2;
3) L1n1+L2n2;
4) L1n1–L2n2;
5) нет верного ответа.
36. Число главных дифракционных максимумов при прохождении монохроматического света через решетку зависит от:
А. Длины волны света.
Б. От постоянной решетки.
В. От числа щелей на единицу длины решетки.
Г. Размеров решетки.
Варианты ответов:
1) только от Б и Г; 2) только от А и Б; 3) от А, Б и В;
4) от А, Б, В и Г; 5) только от В и Г.
37. Какие из приведенных ниже утверждений относятся к плоскополяризованному свету?
А. Свет распространяется только в одном направлении.
Б. Световая волна поперечная.
В. Вектор Е имеет одну ориентацию.
Г. Вектор Н имеет одну ориентацию.
Д. Световые лучи распространяются во взаимно перпендикулярных направлениях.
Варианты ответов:
1) только А и В; 2) только В и Г; 3) только В и Д; 4) только Б и Г.
38. На сколько изменится оптическая разность хода интерферирующих лучей при переходе от середины одной светлой интерференционной полосы к середине соседней темной полосы (-длина волны)?
1) ; 2) нет верного ответа; 3) /4; 4) 2; 5) /2.
39. Половина дифракционной решетки перекрывается с одного конца непрозрачной преградой, в результате чего число штрихов уменьшается. Что изменится при этом?
А. Расстояние между главными максимумами.
В. Постоянная решетки.
С. Яркость максимумов.
Варианты ответов:
1) А, Б и С; 2) только С; 3) А и В; 4) А и С; 5) только А.
40. Тонкая пленка на поверхности линзы даст минимум в отраженном свете для зеленого цвета. Чтобы минимум достигался для фиолетового цвета, можно:
А. Увеличить толщину пленки при неизменном показателе преломления.
Б. Уменьшить толщину пленки при неизменном показателе преломления.
В. Увеличить показатель преломления пленки при той же ее толщине.
Г. Уменьшить показатель преломления пленки при той же ее толщине.
Варианты ответов:
1) А или В; 2) только Б; 3) только В; 4) Б или Г; 5) только А.
41. На стеклянной линзе нанесена тонкая пленка, дающая минимум в отраженном свете (просветление оптики). Какие параметры влияют на "эффект просветления"?
А. Толщина пленки.
Б. Показатель преломления пленки.
В. Длина волны падающего света.
Варианты ответов:
1) А и В; 2) А, Б и В; 3) только А и Б; 4) только А; 5) только В.
42. Разрешающую способность объектива можно найти, пользуясь соотношением:
1) dsinφ =(P/N) (Р=1, 2, ... N–1, N+1, ...2N–1, 2N+1...);
2) bsinφ =(2m+1)/2 (m=1,2,...);
3) sinφ = 1.22 /D;
4) bsinφ =m (m=1, 2, ...);
5) dsinφ =n (n=0, 1, 2, ...).