Тема 3. Дифракция света

Раздел 3.1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля от простейших преград

Раздел 3.2 Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракционная решетка

Цель занятия: проработка вопросов, связанных с основными понятиями дифракции световых волн.

Студентам необходимо усвоить такие понятия, как условия наблюдения дифракции световых волн, дифракция Фраунгофера от щели, дифракционная решетка; научиться применять зонную теорию Френеля для расчета дифракционной картины .

Задание на занятие: решение практических задач на применение дифракционных явлений

Список задач для решения в аудитории и для домашних заданий:

1. Точечный источник монохроматического света с =500нм находится на расстоянии а=6,75м от ширмы с отверстием диаметром d=4,5мм. На расстоянии в = а от ширмы расположен экран. Как изменится освещенность экрана, лежащего на оси пучка, если диаметр отверстия увеличивается до d₁=5,2мм.

2. На круглое отверстие радиусом R=2мм в непрозрачном экране падает параллельный пучок света с длиной волны =0,5мкм. На каком максимальном расстоянии от отверстия на экране в центре дифракционной картины будет наблюдаться темное пятно.

3. Определить длину волны монохроматического света, падающего нормально на дифракционную. решетку с периодом d=2,2мкм, если угол между направлениями на максимумы первого и второго порядка =15⁰.

4. Белый свет с длинами волн от 400 до 750 нм падает на дифракционную решетку с 4000 штрихами на 1см. Покажите, что фиолетовый максимум в спектре 3-ого порядка перекрывается с красным в спектре 2-ого порядка.

5. Свет с =530 нм падает на прозрачную дифракционную решетку, период которой равен 1,5мкм. Найти угол с нормалью к решетке, под которым образуется фраунг. максимум наибольшего порядка, если свет падает на решетку: а) =60⁰; б) =0⁰.

Задачи для самостоятельного решения

1. Свет с длиной волны =680 нм падает на щель шириной b=0,0245мм. Чему равна угловая ширина центрального дифракционного пика?

2. На расстоянии l между точечным источником A и точкой наблюдения B равно 2м. В какой точке надо поместить диафрагму D с отверстием, диаметр которого d = 1,8мм, чтобы при рассмотрении из точки B в отверстии укладывалось три зоны Френеля? = 600нм.

3. Между точечными источником света и экраном поместили диафрагму с круглым отверстием, радиус которого r можно менять. Расстояния от диафрагмы до источника и экрана равны a=100см и

b = 125см. Определить длину волны света, если максимум освещенности в центре дифракционной картины на экране наблюдается при r₁=1мм и следующий r₂ = 1,29мм.

4. На круглое отверстие радиусом R=2мм в непрозрачном экране падает параллельный пучок света с длиной волны =0,5мкм. На каком максимальном расстоянии от отверстия на экране в центре дифракционной картины будет наблюдаться темное пятно?

Практическое занятие №6

Тема 4. Поляризация света

Раздел 4.1.Поляризация при отражении и преломлении

Раздел 4.2.Поляризация при двойном лучепреломлении

Цель занятия: проработка вопросов, связанных с основными понятиями поляризации световых волн.

Студентам необходимо усвоить такие понятия, как поляризация световых волн, плоскость поляризации, степень поляризации,угол Брюстера; научиться применять законы Малюса и Брюстера для расчета поляризационных явлений .

Задание на занятие: решение практических задач на применение явлений поляризации света.

Список задач для решения в аудитории и для домашних заданий:

1. Под каким углом к горизонту должно находиться Солнце, чтобы свет, отраженный от поверхности воды, был максимально поляризован? (n=1.33)

2. Интенсивность естественного света, прошедшего через поляризатор, уменьшилась в 2,3 раза. Во сколько раз она уменьшится, если за первым поставить второй такой же поляризатор, так, чтобы угол между их главными плоскостями был равен 60⁰?

3. Угол между плоскостями поляризации двух поляроидов 70⁰. Как изменится интенсивность прошедшего света, если этот угол уменьшится в 5 раз?

4. Естественный свет падает на поверхность диэлектрика под углом полной поляризации. Степень поляризации преломленного луча составляет 0,124. Найти коэффициент пропускания света.

5. Луч света, проходя слой льда, падает на алмазную пластинку, частично отражается, частично преломляется. Определить, каким должны быть угол падения, чтобы отраженный луч был максимально поляризован.

Задачи для самостоятельного решения

1. Какой угол образуют плоскости поляризации двух николей, если свет, вышедший из второго николя, был ослаблен в 5 раз? Учесть, что поляризатор поглощает 10, а анализатор 8 % падающего на них света.

2. Определить во сколько раз уменьшится интенсивность естественного света, прошедшего через два николя, плоскости поляризации которых составляют угол 45⁰. Каждый николь поглощает 8% света, падающего на него (рис.2).

Рис.2

3. На пути частично поляризованного света поместили поляризатор. При повороте поляризатора на угол =60⁰ из положения, соответствующего максимуму пропускания, интенсивность прошедшего света уменьшилась в =3 раза. Найти степень поляризации падающего света.

4. Естественный свет падает на кристалл алмаза под углом полной поляризации. Найти угол преломления. (n=2.42)

5. Раствор сахара с концентрацией с=25г/см³, толщиной 20см поворачивает плоскость поляризации монохроматического света на 30⁰20’. Другой раствор толщиной 15см поворачивает плоскость поляризации этого света на 20⁰. Определить концентрацию сахара во втором растворе.

Практическое занятие №7.