1 «Геометриялық және толқындық оптика негіздері» пәнін меңгеру үшін нұсқаулар

«Геометриялық және толқындық оптика негіздері» пәні «Физика » пәнінің жалғасы болғандықтан оны оқып үйрену барысында қазіргі заманғы негізгі ұғымдарын, заңдары мен принциптерін және олардан шығатын салдарларды меңгеруді көздейді.

«Геометриялық оптика және фотометрия» тарауында жарықтың түзу сызықты таралуы, жарықтың қайтымдылығы , шағылу және сыну заңдары , сондай-ақ одан шығатын салдарлар ( Брюстер және Синнелиус заңдары , т.б.) оқытылады

«Толқындық оптика» тарауында интерференция, дмфракция, поляризация және дисперсия құбылыстары қарастырылады

«Кванттық физика және атом физикасы» тарауында сәуле шығару табиғаты туралы кванттық көзқарасты дамытуда Комптон эффектін, сыртқы фотоэффекті, электромагниттік сәуле шығару мен заттардың корпускулалық-толқындық дуализмін табиғаттың әмбебап заңы ретінде түсіну керек.

«Геометриялық және толқындық оптика негіздері» пәні бойынша студенттер осы үш тарауға сәйкес кредит санына қарай үш есептеу –сызба жұмысын(ЕСЖ) орындайды

2 Есептеу-сызба жұмыстардың( есж) орындалуына қойылатын жалпы талаптар

Әр есептеу-сызбалық жұмыс бірінші мұқабасында жұмыс нөмірі, нұсқасы, кім орындағаны және кім тексергені туралы, тексеруге берілген күні жазылған жеке дәптерде орындалуы керек, яғни мына үлгі бойынша:

ЭМжА физикасы №__ЕСЖ №__нұсқа

Орындаған ___( Аты-жөні, тобы) студенті

Тексерген ___( Оқытушының аты- жөні)

тексеруге ___ (күні) берілді

Жұмысты сиямен және суреттерді қарындаш пен сызғыштың көмегімен орындау керек.

Есептің берілгендері қысқартусыз, толық көшіріліп жазылады. Сонан кейін есеп берілгендері дәстүрлі белгілеулерге сәйкес «Берілгені» деп қысқаша жазылады. Егер есепте физикалық шамалардың сан мәні берілсе, онда оларды бірліктердің SI жүйесіне сәйкес өрнектеу керек.

Әр есептің шығарылу жолын пайдаланылатын белгілеулердің мәні мен мағынасын ашып көрсететін түсініктеме сөздермен мазмұндап, есептің шығарылуы үшін қолданылған физикалық заңдар мен қағидаларды көрсету керек. Әр нақты жағдайға қарай қолданылған заңды, қағиданы және өрнекті пайдаланудың дұрыстығын негіздеу қажет. Есеп жалпы түрде шығарылғаннан кейін, яғни жауап есептеу формуласы ретінде алынғаннан кейін жуықтап есептеулер ережелеріне сәйкес есептеулер жүргізіледі. Оқы-тушының ескертуі жазылатын жолақ ( поля) қалдырылуы керек. Келесі есеп жаңа беттен басталуы қажет.

Жұмыстың соңында физиканы оқып-үйрену үшін студент қандай оқулықты немесе оқу құралын пайдаланғанын көрсетуі қажет.

3 Есептерді шығару және көркемдеу мысалы

Толқын ұзындығы λ=0,55 мкм монохромат жарық дифракциялық торға нормаль бағытта түседі. Дифракциялық сурет линзаның көмегімен, тордан L=1 м қашықтықта орналасқан экранда бақыланды. Бірінші бас максимум орталық бас максимумнан см аралықта екендігі байқалды. Мына шамаларды: 1) дифракциялық тордың периодын; 2) тордың 1 мм ұзындығына келетін сызықтыр санын; 3) пайда болатын максимумдардың жалпы санын; 4) соңғы максимумге сәйкес келетін бұрышты табу керек.

Берілгені: Шешуі: дифракциялық тордың формуласынан (бас

λ=0,55 ·10^-7 м, максимум шартынан)

L=1м, с (1)

0.12 м, тордың периодын табамыз, яғни _,

с-? n-? N -? мұндағы, , өте кішкене

-? бұрыштар үшін, ендеше

.

Ал 1 мм келетін сызаттар саны: n=1/c.

Синустың ең үлкен мәні болғандықтан мәні мен максимумдардың жалпы санын табуға болады, яғни N=2* .

Ең шеткі максимумге (1) өрнек бойынша анықталатын дифракция бұрышы сәйкес келеді, яғни

.

Сан мәндерін қойып:

1) c=4.58 мкм; 2) n=218 ; 3) .

Есептеу-сызба жұмысы №1. Тақырыбы: «Геометриялық оптика»,

«Фотометрия».

Мақсаты: геометриялық оптиканың, фотометрияның іргелі ұғым-дарын оқып үйрену, байқалатын құбылыстарды тек сапалы түрде ғана емес, сонымен қатар сандық жағынан да түсіндіру және ақпараттық технологияға қатысты кәсіптік есептерді шығара білу.

Кесте 1- ЕСЖ № 1 тапсырмаларының нұсқалары.

Нұсқа№	Жалпы физика курсының есептер жинағы./ 2014 ж. Т.С. Байпақбаев, М.Ш. Қарсыбаев.	Жалпы физика курсының есептер жинағы./ В.С.Волькенштейн 2013 ж (электрондық кітапхана)	А қосымшасы
А.1	6.1; 6.16	15.4; 15.16; 15.61	А20
А.2	6.2; 6.13	15.17; 15.56; 15.1	А11
А.3	6,3; 6,14	15.18; 15.36; 15.2	А17
А.4	6.4; 6.22	15.4; 15.34; 15.64	А14
А.5	6.5; 6.25	15.5; 15.41; 15.65	А1
А.6	6.8; 6.24	15.6; 15.40; 15.66	А2
А.7	6.12; 6.18	15.21; 15.39; 15.67	А8
А.8	6.16; 6.2	15.22; 15.42; 15.68	А6
А.9	6.23; 6.3	15.15; 15.25; 15,62	А9
А.10	6.26; 6.4	15.14; 15,24; 15.69	А10
В.11	6.16; 6.29	15.13; 15.37; 15.45	А3
В.12	6.10; 6.20	15.12; 15.28; 15,46	А12
В.13	6.11; 6.26	15.11; 15.29; 15.47	А4
В.14	6.15; 6.21	15.6; 15.30; 15.48	А19
В.15	6.13; 6.25	15.7; 15.31; 15.49	А18
В.16	6.18; 6.22	15.23; 15.33;15.50	А16
В.17	6.19; 6.24	15.25; 15.43; 15.51	А7
С.18	6.15; 6.8; 6.27	15.27; 15.40	А4
С.19	6.6; 6.20; 6.28	15.26; 15.38	А5
С.20	6.17; 6.9; 6.29	15.17; 15.36	А19
С.21	6.14; 6.7; 6.30	15.19; 15.32	А15

Есептеу-сызба жұмысы №2. Тақырыбы: « Жарық интерференциясы, дифракциясы және поляризациясы».

Мақсаты: электрмагниттік толқындардың таралу және өзара әсерлесуінің негізгі заңдылықтарын, сондай-ақ электрмагниттік өрістің оптикалдық жүйелердің параметрлерімен өзара байланысын түсініп оқып үйрену .

Кесте 2- ЕСЖ № 2 тапсырмаларының нұсқалары.

	Нұсқа №	Жалпы физика курсы есептер жинағы Т.С.Байпақбаев, М.Ш. Қарсыбаев . Алматы 2014 ж	В.С.Волькенштейн. Жалпы физика есептер жинағы. 2013 ж. (электрондық кітапхана)	Б қосым-шасы
ВВ	А.1	6.35; 6.47	16.10; 16.58; 16.42	Б.2
	А.2	6.33; 6,45	16.15; 16.59; 16.66	Б.7
	А.3	6.41; 6.37	16.1; 16.61; 16.54	Б.8
	А.4	6.42; 6.38	16.16; 16.62; 16.47	Б.9
	А 5	6.43; 6.32	16.17; 16.63; 16.54	Б.11
	А 6	6.44; 6.31	16.19; 16.36; 16.65	Б.12
	А 7	6.45; 6.34	16.20; 16.37; 16.65	Б.13
	А 8	6,47; 6.36	16.26; 16.38; 16.67	Б.14
	А 9	6.49; 6.35	16.27; 16.44; 16.64	Б.18
	А 10	6.46; 6.33	16.18; 16.63; 16.25	Б.20
	А 11	6.42; 6.36	16.21; 16.64; 16.24	Б.4
	В 12	6.31; 6.57	16.14; 16.51; 16.68	Б.6
	В 13	6.32; 6.55	16.15; 16.42; 16.23	Б.17
	В 14	6.34; 6.55	16.4; 16.22; 16.46	Б.19
	В 15	6.37; 6.59	16.5; 16.17; 16.50	Б.10
	В 16	6.38; 6.40; 6.56	16,6; 16.10	Б.5
	В 17	6.36; 6.60	16.7; 16.57; 16.66	Б.10
	С 18	6.39; 6.57; 6.64	16.11; 16.31	Б.1
	С 19	6.48; 6.58	16.12; 16.32; 16.67	Б.16
	С 20	6.40; 6.50	16.13; 16.31; 16.66	Б.4
	С 21	6.52; 6.46	16.18; 16.28; 16.65	Б.3

Есептеу-сызба жұмысы №3. Тақырыбы: «Жылулық сәуле шығару заңдары. Комптон эффекті. Фотоэлектрлік эффект. Микробөлшектердің толқындық қасиеттері».

Мақсаты: электрмагниттік толқынның және корпускулалық – толқындық дуализмнің кванттық-механикалық танымдарының негізгі заңдылықтарын, сондай-ақ де-Броиль болжамын оқып үйрену.

Кесте 3- ЕСЖ № 3 тапсырмаларының нұсқалары.

Нұсқа№	Жалпы физика курсының есептер жинағы./ Т.С. Байпақбаев, М.Ш. Қарсыбаев.2014 ж.	Жалпы физика курсының есептер жинағы.. 2013 ж. В.С.Волькенштейн ( электрондық кітапхана)	В қосым-шасы
А.1	6.75; 6.89; 6.115; 7.10	18.1	В.6
А.2	6.73; 6.90; 6.116; 7.9	18.4	В.1
А.3	6.71; 6.94; 7.25	18.3; 19.4	В.2
А.4	6.72; 6.95; 7.24	18.15; 19.5	В.5
А.5	6.97; 6.107; 7.18	18.16; 19.6	В.9
А.6	6.98; 6.108; 7.13	18.11; 19.7	В.15
А.7	6.99; 6.109; 7.19	18.18; 19.8	В.16
А.8	6.103; 6.110; 7.9	18.22; 19.13	В.17
А.9	6.104; 6.96; 7.8	18.19; 19.14	В.18
А.10	6.75; 6.97; 7.4	18.2; 19.15	В.14
А.11	6.90; 6.98; 7.2	18.17	В.3
В.12	6.80; 6.92; 6.117; 7.31	18.5	В.4
В.13	6.74; 6.93; 6.118; 7.32	18.8	В.7
В.14	6.78; 6.96; 6.121; 7.33	18.9	В.8
В.15	6.82; 6.100; 6.124; 7.34	18.10	В.11
В.16	6.83; 6.101; 6.126; 7.40	18.12	В.20
В.17	6.85; 6.102; 6.119; 7.29	18.13	В.10
С.18	6.77; 6.105; 6.120; 7.28	18.6	В.12
С.19	6.87; 6.106; 6.122; 7.30	18.17	В.13
С.20	6.88; 6.93; 6.123; 7.37	18.21	В.11
С.21	6.79; 6.105; 6.125; 7.39	18.22	В.21

А қосымшасы

А.1 Адам бөлменің қай нүктелерінде тұрып айнадан телевизордың АВ экранын (А 1 Суретін кара ) толық көре алады ?

А.1 Сурет

А.2 Таңертең Күннің тынық судағы кескініне қарағанда көзді аштырмайды , ал түске таман оған ешбір көзілдіріксіз қарауға болады. Неге ?

А.3 Бір-бірімен екі жақты тік бұрыш жасайтын екі айнаның арасында А май шамы орналасқан ( А.2 Суретті қара) . Айналар шамның қанша кескінін береді және олардың орындарын көрсету керек.

А.2 Сурет

А.4 Ферми . принципі. Жарық А нүктесінен В нүктесіне екі түрлі ортаның жазық шекарасынан сынып барып жетеді. (А.3 Суретті қара).

Жарықтың А нүктесінен В нүктесіне өткендегі уақытының минимал мәні сыну заңымен түсіндірілетінін дәлелдеу керек.

А.3 Сурет

А.5 Судан ауа шекарасына бағытталған жарық сәулесі толық іштен шағылуға ұшырайды. Су бетіне күнбағыс майын құйғанда сәуле ауаға өте ала ма ? Май мен су араласпайды.

А.6 Ыстық шөлдерде кейде сағым , яғни алыста үлкен су айдынының жылтыраған беті В жарких пустынях иногда наблюдается мираж: в далеке «пайда болып» көрінеді. Бұл қандай физикалық құбылыспен түсіндіріледі ?

А.7 Күн сәулелері жаңбыр тамшысының ішінде толық шағылуға ұшырай ала ма ? Тамшыны шар тәрізді деп есептеу керек .

А.8 Неге асфальт жаңбырдан кейін күңгірттенеді , ал гранитте ондай құбылыс байқалмайды ?

А.9 Егер тұнық суы бар көлшікке тік қарағанда оның түбі шындығына қарағанда тайызда жатқандай болып көрінеді? Неше рет ?

А.10 Жинағыш линзаның жоғарғы жартысын мөлдір емес затпен жауып қойса, онда оның кескінінде қандай өзгеріс болады ?

А.11 Су ішінде көзімізді ашып қарағанда біз заттарды айқын көре алмаймыз, ал суға сүңгу үшін арналған маска киіп қарасақ біз заттарды айқын көреміз. Неге ?

А.12 Ағылшынның фантаст жазушысы Герберт Уэльстің атақты романында «көрінбейтін адамның » басынан кешкендері әңгімеленеді. Егер жазушыға сенер болсақ , онда мұндай адам неше түрлі қылмыс жасауы мүмкін. Фантасттың басты физикалық қатесі неде ?

А.13 Өзенде жүзіп бара жатқан балық жайдақ жағадан қарағандағыдан биік көпірден қарағанда айқын көріну себебі не

А.14 Жарық сәулелердің параллель шоғы біртекті шыны шарға түскеннен кейін одан шыққанда параллель болмайтынын дәлелдеңіз..

А.15 Жинағыш линзаның бас оптикалық осінде ( мұндағы - линзаны фокус аралығы) аралықта жарқыраған нүкте орналасқан. Линзаны екіге жарып, оларды бір-бірінен алшақтатты.. Жарқыраған нүктенің кескіні қандай болады

А.16 Егер сыртқы радиусы R капилляр түтікшеге бүйірден қараса онда, капиллярдың ішкі радиусы r болып көрінеді. Капиллярдың ішкі радиусының шын мәні неге тең? Шынының сыну көрсеткіші .

А.17 Оптикалық жүйе нәрсенің шын кескінін береді. Фокус аралығы 1 м жинағыш линзаның кескіні шын болатын және үш есе үлкен болатын орнын табуға бола ма ? Есепті салу арқылы шығару керек.

А. 18 Оптикалық жүйе нәрсенің шын кескінін береді. Фокус аралығы 25 см линзаны қайда қойғанда кескін жорымал және төрт есе үлкейген болады ? Есепті салу арқылы шығару керек.

. А.19 Обьектив Күннің шын кескінін фокаль жазықтықта береді.

Оптикалық күші 1 дпттр шашыратқыш линзаның Күннің кескіні шын және шашыратқыш линза жоқ кездегімен салыстырғанда үш есе үлкейген болатын орнын табуға бола ма ?

А.20 Жазық айнадан май шамның кескіні көрінеді. Егер айна мен май шамның арасына жазық параллель шыны пластина қойылса, онда кескінде қандай өзгеріс болады ? Б қосымшасы

Б.1 Жарық диэлектрик бетіне Брюстер бұрышымен түссе және поляризацияланған болса, онда диэлектрик бетінен шағылған жарықтың интенсивтігі 1) түскен сәуле жазықтығына перпендикуляр жазықтықта; 2) түсу жазықтығында қандай болады

Б.2 Неге жарық интерференциясын екі лазер арқылы бақылауға болады да, ал екі электр лампысы арқылы бақылауға болмайды ? Осы әңгіме қылған жарық көздерінің толық сипаттамасын беру керек.

Б.3 Оптиканың жарықталынуы ( просветление оптики) деген не? Жарықталынған линзалар қайда қолданылады ?

Б.4 Поляризациялану дәрежесі Р ұғымын түсіндіріңіздер. Бұл параметр жарық толқынының түсу бұрышына қалай тәуелді ? Шағылған және сынған сәулелердің поляризаци ялану дәрежелерін салыстырыңыздар.

Б.5 Табиғи жарық толқыны вакуум – диэлектрик шекарасына Брюстер бұрышымен түседі. Шағылған және сынған толқындар қандай бұрышпен таралады ? Олар қалай полярланған ? Неге ?

Б.6 Голография. Голографияның қазіргі қолданылуы және оның келешектегі қолданылу мүмкіндіктері туралы.

Б.7 Неге екі когерентті табиғи жарық көзін жасау мүмкін емес ? Когерентті жарық толқындарын алу үшін оптикада қандай әдістер қолданылады ?

Б.8 Мөлдір емес тосқауылдағы дөңгелек тесікке жазық жарық толқыны түседі. Тесіктің әрі жағында экран орналасқан. Егер экранды тосқауылдан алыстатқанда экран ортасында пайда болатын дифракциялық суреттің интенсивтігіне не болады және неге ?

Б.9 Тордың жартысын жауып қойғанда дифракциялық суретте қандай өзгеріс болады?

Б.10 Егер қызыл жарық сүзгішті күлгін сүзгішпен ауыстырғанда көршілес интерференциялық жолақтардың ара қашықтығы қалай өзгереді ?

Б.11 Бақыланып отырған интерференциялық суреттеменің жолқтарының арасы олардың реттік нөмірі артқан сайын қалай өзгереді ?

Б.12 Экранды саңылаудан алыстатқанда бақыланып отырған интерференциялық суреттеменің жолқтарының арасы қалай өзгереді ?

Б.13 Электр векторы тербелісінің амплитудасы Е₀ болатын табиғи жарық сәулесі поляризатор- анализатор оптикадық жүйесі арқылы өтеді. Егер жұтылуды ескермесек , онда анализатордан кейін Е векторының тербеліс амплитудасы қандай болады ?Б.14 Поляризатор мен анализатордың бас қималарының арасындағы бұрыш қандай болғанда шамасы өзінің максимал мәнінің төрттенбір бөлігіне тең болады?Б.15 Интенсивтігі , болатын табиғижарық сәулесі поляризатор- анализатор оптикадық жүйесі арқылы өтеді. Олардың бас қималары арасындағы бұрыш π/3 . Егер жұтылуды ескермесек , онда анализатордан кейін сәуленің интенсивтігі қандай болады ?

Б. 16 Жиілігі , амплитудасы бойынша жиілікке модуляцияланған электрмагниттік толқынның электр өрісі кернеулігі уақытқа байланысты заңымен өзгереді (мұндағы А – тұрақты ). Осы толқынның иондану энергиясы =13,5 эB. газ түріндегі сутегі атомдарынан алатын электрондардығ энергиясын анықтау керек. Атом энергиясы квсанттар түрінде монохромат жарық жұтады.

Мұндағы =1,05·10⁻³⁴ Дж·с- Планк тұрақтысы.

Б.17 Екі жарық толқыны бір-бірімен беттесу нәтижесінде кеңістіктің берілген бөлігінде бірін бірі өшіреді. Бұл құбылыс , жарық энергиясы энергияның басқа түрлеріне айналады деген бе ?.

Б.18 Су ішінде толқын ұзындығы рет кемиді, мұндағы – сыну көрсеткіші. Суға сүңгіген адам су ішінен қоршаған орта денелерін табиғи жарық арқылы көре алмайды деген ұғым ба ?

Б.19 Дәптер парағында қызыл қарындашпен «үздік» және жасыл қарындашпен «жақсы».деп жазылған.. Жасыл және қызыл шынылар бар. Қайсы шыны арқылы қарағанда «үздік» деген бағаны көруге болады ?

Б.20 Үйлердің шатырларынан көтерілген түтін бағаны қоршаған денелердің астарында ( фонында) көк түсті сияқтыі ал мөлдір аспан фонында сары , тіпті қызғылттау болы көрінетін себебі не ?