Решение задач по теме "Электродинамика и оптика"

Электродинамика и оптика. Изменение физических величин в процессах

Геометрическая оптика

№ 1

Световой пучок выходит из стекла в воздух

(см. рисунок).

α

γ

Что происходит при этом с частотой электромагнитных колебаний в световой волне, скоростью их распространения, длиной волны?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается;

2) уменьшается;

3) не изменяется.

Длина волны

Скорость

Частота

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

При переходе светового пучка из стекла в воздух частота  электромагнитных колебаний в световой волне не изменяется, поскольку она не зависит от того, в какой среде распространяется волна. Так как стекло является оптически более плотной средой, чем воздух, при выходе из стекла скоростьраспространения световой волны увеличивается. В свою очередь, длина волны  связана с частотой электромагнитных колебаний и скоростью распространения соотношением   

В виду неизменности частоты и увеличения скорости отсюда следует, что длина волны увеличивается. Поэтому,

α

γ

Длина волны

Скорость

Частота

1

3

1

№ 2

Предмет находится перед собирающей линзой между фокусным и двойным фокусным расстоянием.

Как изменятся расстояние от линзы до его изображения, линейный размер изображения предмета и вид изображения

(мнимое или действительное) при перемещении предмета на расстояние больше двойного фокусного ()?

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) Расстояние от линзы до изображения предмета

Б) Линейный размер изображения предмета

В) Вид изображения предмета

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1) Увеличивается

2) Уменьшается

3) Не изменится

В

А

Б

Собирающая линза даёт действительное изображение предмета, если он удалён от линзы на расстояние, большее чем фокусное. Следовательно, при переносе предмета из положения между фокусным и двойным фокусным расстояниями на расстояние, большее двойного фокусного, вид изображения не изменится, он останется действительным (В — 3). Согласно формуле тонкой линзы, расстояние от предмета до линзы, расстояние от линзы до изображения и фокусное расстояние связаны соотношением Следовательно, в результате переноса расстояние от линзы до изображения уменьшится (А — 2).

Из рисунка видно, что линейные размеры предмета и изображения связаны с расстояниями от предмета и изображения до линзы соотношением Таким образом, при удалении предмета, линейный размер изображения будет уменьшаться (Б — 2). Поэтому:

В

А

Б

2

2

3

№ 3

Установите соответствие между оптическими приборами и разновидностями изображений, которые они дают. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

РАЗНОВИДНОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

1)Прямое, мнимое

2)Перевёрнутое, действительное

3)Прямое, действительное

4)Перевёрнутое, мнимое

А) Плоское зеркало

Б) Фотоаппарат

Б

А

Плоское зеркало даёт прямое мнимое изображение (А — 1). Объектив простейшего фотоаппарата представляет собой собирающую линзу, которая даёт действительное изображение на фотопластинке. При этом изображение получается перевернутым. Следовательно, правильный ответ среди перечисленных: Б — 2.

1

2

№ 4

Пучок света переходит из воздуха в стекло. Частота световой волны скорость света в воздухе — с показатель преломления стекла относительно воздуха — n. Установите соответствие между физическими величинами и комбинациями других величин, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

РАВ­НЫЕ ИМ КОМ­БИ­НА­ЦИИ ДРУ­ГИХ ВЕ­ЛИ­ЧИН

А) Скорость света в стекле

1)

Б) Длина волны света в стекле

2)

3)

4)

Б

А

4

3

Решение: При переходе светового пучка из воздуха в стекло частота электромагнитных колебаний в световой волне не изменяется, поскольку она не зависит от того, в какой среде распространяется волна. Так как стекло является оптически более плотной средой, чем воздух, при переходе в стекло скорость распространения световой волны уменьшается и оказывается равной (А — 3). В свою очередь, длина волны связана с частотой электромагнитных колебаний и скоростью распространения соотношением Следовательно, длина волны света в стекле равна (Б — 4).

№ 5

На поверхность плоского зеркала, перпендикулярного оси  OY , падает луч света под углом α. Отражаясь от зеркала, луч попадает на поверхность плоско-параллельной стеклянной пластины толщиной  d  (см. рисунок).

Не изменяя угол падения луча на поверхность зеркала, пластину заменяют на другую пластину, показатель преломления которой больше, а толщина прежняя. Как в результате этого изменятся угол преломления луча при входе в пластину и расстояние вдоль оси  OY между точками входа луча в пластину и выхода из неё?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Х

О

Расстояние вдоль оси OY между точками входа луча в пластину и выхода из неё

Угол преломления луча при входе в пластину

d

Y

Для зеркала угол падения равен углу отражения. По закону преломления Снеллиуса синусы углов падения и преломления связаны с показателями преломления двух сред соотношением

Так как показатель новой пластины больше, то угол преломления должен уменьшиться. Расстояние вдоль OY между точкой входа и выхода из платины пропорционально синусу угла преломления, а значит, это расстояние также уменьшится. Поэтому ответы:

Расстояние вдоль оси OY между точками входа луча в пластину и выхода из неё

Угол преломления луча при входе в пластину

2

2

СПАСИБО ЗА РАБОТУ!