Основы оптики
Расчет расстояния прохождения луча лазера (для автоматического извещения о наличии дыма) для уменьшения его интенсивности. Определение диаметра линзы и фокусного расстояния для поджога деревянных досок солнечным лучом. Показатели преломления жидкости.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.04.2017 |
| Размер файла | 185,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача 1
Для автоматического извещения о наличии дыма используется луч лазера, который проходит через все помещения и регистрируется датчиком. Если луч проходит в дыме 20 м, то его интенсивность уменьшается на 5%. Какое расстояние должен пройти луч в этом дыме, чтобы его интенсивность уменьшилась в два раза? Считать, что воздух не рассеивает и не поглощает излучение лазера, оптические свойства дыма однородны.
Дано:
l1 = 20 м
I1 = 0,95I0
I2 = 0,5I0
Решение.
Интенсивность света при прохождении слоя дыма толщины l:
где I0 - интенсивность падающего света; kл - натуральный показатель поглощения. Выразим натуральный показатель поглощения:
Выразим расстояние пройденное лучом, чтобы его интенсивность уменьшилась в два раза:
Подставим значение натурального показателя поглощения
Ответ:
Задача 2
При каком наименьшем диаметре линзы с фокусным расстоянием f = 20 см можно, фокусируя солнечные лучи, поджечь деревянные доски? Считать, что освещённость, создаваемая прямыми солнечными лучами, Е0 = 105 лк, и для загорания дерева необходимо, чтобы на небольшом его участке была освещённость Егор= 4·108 лк. Угловой размер Солнца б = 0,01.
Решение. Световой поток, падающий на поверхность линзы:
,
где - освещённость, создаваемая прямыми солнечными лучами;
- площадь сечения линзы диаметром (проекция линзы на площадку, перпендикулярную солнечным лучам).
В фокусной плоскости диаметр Солнца будет равен:
,
где - угловой размер Солнца;
- фокусное расстояние линзы.
Площадь Солнца в фокусной плоскости:
.
Тогда освещённость в фокусной плоскости:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ответ:
Задача 3
Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой находится жидкость. Найти показатель преломления жидкости, если радиус r3 третьего тёмного кольца Ньютона при наблюдении в отражённом свете с длиной волны л = 0,6 мкм равен 0,82 мм. Радиус кривизны линзы R = 0,5 м. луч линза преломление жидкость
Решение.
Найдем оптическую разность хода Д. Так как при отражении от границы жидкость - стекло фаза меняется на р (потеря полуволны), а при отражении от границы стекло - жидкость фаза не меняется, то оптическая разность хода Д равна:
где n - показатель преломления жидкости, дm - расстояние между линзой и плоскостью для m-го кольца (см. рисунок). Для того чтобы кольцо было темным необходимо, чтобы
то тесть при толщине
Радиус rm m-го кольца определяется из треугольника A'O'C:
Откуда
следовательно
Ответ:n=1,34 м.
Задача 4
Расстояние между штрихами дифракционной решётки d = 4 мкм. На решётку падает нормально свет с длиной волны л = 0,58 мкм. Максимум какого наибольшего порядка даёт эта решётка? Решение.
Условие главных максимумов при дифракции света на дифракционной решетке
где d - период решетки; k = 0, 1, 2 …
Поэтому
Максимальный порядок наблюдается при и=900, поэтому
А так как порядок - это число целочисленное, то М = 6.
Ответ: М=6.
Задача 5
Угол б между плоскостями пропускания поляроидов равен 60°. Естественный свет, проходя через такую систему, ослабляется в n = 4 раза. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэффициент поглощения k света в поляроидах.
Решение.
При прохождении через первый николь (если свет естественный) получаем:
После второго николя
Ответ: k = - 0,41.
Задача 6
Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно чёрного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (лm1 = 780 нм) на фиолетовую (лm2 = 390 нм)?
Дано:
лm1= 780 нм
лm2= 390 нм
R_(T_2 )/R_(T_1 ) - ?
Решение.
Энергия, излучаемая за 1 сек с единицы поверхности абсолютно черного тела, определяется формулой Стефана-Больцмана:
где у = 5,67?10-8 Вт/м2К4.
Температуру найдем из закона смещения Вина
где С1 = 2,9•10-3 м•К.
Получаем
Искомое значение равно
То есть поток излучения увеличится в 16 раз.
Ответ: поток излучения увеличится в 16 раз.
Задача 7
В каких пределах Дл должна лежать длина волн монохроматического света, чтобы при возбуждении атомов водорода квантами этого света радиус r орбиты электрона увеличился в 16 раз?
Дано:
атом Н
r/r0=16
Дл - ?
Решение.
Сериальная формула, определяющая длину волны света, излучаемого или поглощаемого атомом водорода при переходе электрона с одной орбиты на другую
R = 1,097•107 1/м - постоянная Ридберга.
Радиус боровской орбиты атома водорода
где r0 - радиус первой орбиты, поэтому
Откуда n=4.
Тогда
откуда л1 = 9,75•10-8 м = 97,5 нм. Это первая граница. А вторая определяется из условия того, что энергии не должно быть достаточно для перевода на пятый уровень. То есть
откуда л2 = 9,5•10-8 м = 95 нм. Это вторая граница. То есть длина волны должна лежать в пределах Дл = (95 нм; 97,5 нм).
Ответ: Дл = (95 нм; 97,5 нм).
Задача 8
Счётчик б - частиц, установленный вблизи радиоактивного изотопа, при первом измерении регистрировал N1 = 1400 частиц в минуту, а через время t = 4 ч - только N2 = 400. Определить период полураспада Т1/2 изотопа.
Дано:
T=4 ч
N1=1400 в минуту
N1=400 в минуту
Т1/2 - ?
Решение.
Активность радиоактивного препарата
где постоянная распада
где t - момент времени прошедший с начала распада и до момента первого наблюдения
Поделим первое на второе получим
Откуда период полураспада равен
Ответ: Т1/2 = 2,2 часа.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Элементарная теория тонких линз. Определение фокусного расстояния по величине предмета и его изображения и по расстоянию последнего от линзы. Определение фокусного расстояния по величине перемещения линзы. Коэффициент увеличения линзы.
лабораторная работа [130,5 K], добавлен 07.03.2007Сущность линзы, классификация ее выпуклой (собирающей) и вогнутой (рассеивающей) форм. Понятие фокуса линзы и фокусного расстояния. Особенности построения изображения в линзе в зависимости от пути луча после его преломления и местонахождения предмета.
презентация [1,2 M], добавлен 22.02.2012Габаритный расчет оптической схемы. Определение углового поля окуляра, диаметра входного зрачка монокуляра, фокусного расстояния объектива, диаметра полевой диафрагмы. Аберрационный расчет окуляра и призмы. Оценка качества изображения оптической системы.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 02.07.2013Разработка функциональной схемы устройства для измерения фокусного расстояния гибкого зеркала. Выбор и технические характеристики фотоприемника, двигателя, блока питания и микроконтроллера. Представление электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.10.2014Определение показателя преломления стекла. Определение радиуса кривизны линзы по кольцам Ньютона. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. Экспериментальная проверка закона Малюса. Зависимость силы фототока от освещенности.
методичка [3,9 M], добавлен 04.01.2012Физические свойства газа. Подбор рабочего давления, диаметра магистрального газопровода. Определение числа и расстояния между компрессорными станциями. Экономическое обоснование выбора диаметра газопровода. Расчет режима работы компрессорных станций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 01.03.2015Преломляющий угол призмы. Угол наименьшего отклонения луча от первоначального направления. Оптическая сила составной линзы. Точечный источник с косинусным распределением силы света. Образование интерференционных полос. Сила света в направлении его оси.
контрольная работа [285,1 K], добавлен 04.12.2010Ознакомление с методами измерения показателя преломления с помощью микроскопа. Вычисление погрешности измерений для пластинок из обычного стекла и оргстекла. Угол отражения луча. Эффективность определения коэффициента преломления для твердого тела.
лабораторная работа [134,3 K], добавлен 28.03.2014Определение инфразвука как механических волн, имеющих частоту менее 20 Гц, способных распространятся на огромные расстояния в воздухе, воде и земной коре. Использование свойств ультразвука (эхолокации) для расчета расстояния до объектов под водой.
презентация [2,7 M], добавлен 02.05.2012Определение расстояния между щелями в опыте Юнга с использованием лазера. Произведение расчета длины световой линии интерференционным, дифракционным методами и концентрации сахара в водном растворе поляризационным способом. Исследование закона Малюса.
методичка [1,4 M], добавлен 17.05.2010Основа принципа работы лазеров. Классификация лазеров и их основные характеристики. Использование лазера при маркировке товаров. Способ возбуждения активного вещества. Расходимость лазерного луча. Диапазон длины волн. Области применения лазера.
творческая работа [17,5 K], добавлен 24.02.2015Амплитуда рассеяния нейтрона в ядерной среде, показатели ее преломления. Зависимость поляризации и угла поворота от пройденного нейтронным пучком расстояния. Энергия нейтрона в ядерной среде. Получение выражения для ядерного псевдомагнитного поля.
курсовая работа [79,8 K], добавлен 23.07.2010Обзор особенностей преломления и отражения света на сферических поверхностях. Определение положения главного фокуса преломляющей поверхности. Описания тонких сферических линз. Формула тонкой линзы. Построение изображений предметов с помощью тонкой линзы.
реферат [514,5 K], добавлен 10.04.2013Самостоятельный и несамостоятельный разряды в газах. Описание установки для измерения тока ионного тока тлеющего разряда. Модель физического процесса. Построение графиков, отображающих зависимость ионного тока тлеющего разряда от расстояния до коллектора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.09.2012Спектрометрический способ, способ преломления при помощи спектрометра (гониометра). Показатели преломления вещества призмы. Угол наименьшего отклонения и показатели преломления стеклянной призмы. Определение дисперсии, разрешающей силы стеклянной призмы.
лабораторная работа [75,7 K], добавлен 15.02.2010Развитие представлений об оптике в античном мире, в Средние века и в эпоху Возрождения. Зарождение прикладной оптики: от очков до зрительной трубы. Телескоп и микроскоп Галилея, линзы Торричелли, оптические исследования Ньютона, Гука, Гримальди.
реферат [547,5 K], добавлен 01.04.2015Спектральные измерения интенсивности света. Исследование рассеяния света в магнитных коллоидах феррита кобальта и магнетита в керосине. Кривые уменьшения интенсивности рассеянного света со временем после выключения электрического и магнитного полей.
статья [464,5 K], добавлен 19.03.2007Ознакомление с историей изобретения лазера. Рассмотрение основных свойств Гауссового пучка. Изучение прохождения Гауссова пучка через тонкую линзу. Дифракция электромагнитного излучения; фокусировка светового излучения; размеры фокальной области линзы.
курсовая работа [320,6 K], добавлен 10.07.2014Определение оптики. Квантовые свойства света и связанные с ними дифракционные явления. Законы распространения световой энергии. Классические законы излучения, распространения и взаимодействия световых волн с веществом. Явления преломления и поглощения.
презентация [1,3 M], добавлен 02.10.2014Определение диаметра гидроцилиндра и штока. Расчет наибольшего и наименьшего расходов рабочей жидкости в гидролиниях. Определение типоразмера гидрораспределителя. Выбор гидронасоса, вместимости гидробака и расчет площади теплоизлучающих поверхностей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.10.2012
