Билет №10

1.В чем заключается принцип построения зон Френеля?

2. От чего зависит ширина интерференционной полосы от двух источников?

Ширина интерференционной полосы – это расстояние между двумя соседними минимумами (максимумами) интенсивности.

На экране Э наблюдается интерференционная картина, образованная волнами, испущенными двумя когерентными мнимыми источниками S₁ и S₂.

Определим ширину интерференционной полосы. Из рис. 2, учитывая малость угла φ, следует

где Δ – оптическая разность хода волн, приходящих в точку В; l – расстояние между мнимыми источниками; x_m – расстояние между центральным максимумом (точка О) и максимумом m-го порядка. Тогда

. Условие максимума интерференции Δ = mλ => , а => ширина полосы

.

Отсюда Величины l, L и Δx измеряются опытным путём.

Чем определяется форма, ширина и чёткость интерференционных полос?

Ширина интерференционной полосы растет с уменьшением расстояния между источниками l. Также ширина зависит от длины волны λ. Только в центре картины, при x_m = 0, совпадут максимумы всех длин волн. По мере удаления от центра картины максимумы разных цветов смещаются друг относительно друга все больше и больше. Это приводит к смазыванию интерференционной картины при наблюдении ее в белом свете. В монохроматическом свете число различимых полос интерференции заметно возрастает.

В случае конечных размеров источника света интерференционная картина становится менее резкой и даже может исчезнуть совсем. Это объясняется тем, что каждая точка источника дает на экране свою интерференционную картину, которая может не совпадать с картинами от других точек.

3. Почему модель атома Резерфорда оказалась несостоятельной?

Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда») . Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчеты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора-Резерфорда») . Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.

ИЛИ

1. Электроны вращаются вокруг ядра, следовательно, обладают центростремительным ускорением.проблемы:

а) Ускоренно движущиеся электроны излучают электромагнитные волны, поэтому их энергия должна уменьшаться, а вместе с этим должен уменьшаться радиус орбиты. Значит, атом должен быть неустойчивым: примерно за 10 с электрон должен упасть на ядро.

б) Нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения, должно охладиться до абсолютного нуля.

2. Энергия атома может иметь произвольное значение, значит, и величина поглощаемой (излучаемой) атомом энергии может быть произвольной.

проблемы:Невозможно объяснить спектральные закономерности.

4. Почему во взаимодействии света с веществом участвуют только электроны?

Потому, что электроны на верхних электронных оболочках (валентные электроны), а также свободные электроны в металлах (электронный газ) способны поглощать фотоны падающего света, переходя при этом на более высокие энергетические уровни (то есть возбуждаясь).

Или Под действием световой волны совершают колебания только внешние электроны атома, их называют оптическими электронами. Будем считать, что у молекулы (атома) - один оптический электрон. Моделью такого атома будет упругий диполь, дипольный момент которого . Оптический электрон будет двигаться под действием квазиупругой силы, силы "трения" и внешней силы, действующей со стороны электрического поля световой волны. Если световая волна поляризованная, то все эти силы будут действовать вдоль одной прямой. Направим вдоль этой прямой ось x, начало координат совместим с положительным зарядом, который будем, в первом приближении, считать неподвижным. Таким образом, мы приходим к модели пружинного маятника, который совершает колебания под действием внешней гармонической силы.

5.Что следует из соотношения неопределенностей Гейзенберга?

Суть принципа Гейзенберга состоит в том, что любые системы, с помощью которых мы проводим исследования, "вмешиваются в естественно протекающий процесс"! Если что-либо мы измеряем с большой точностью, то другую величину мы измеряем уже с большой погрешностью. Так нельзя одновременно измерить точно координату элементарной частицы, и ее импульс в данном месте! И связь между неточностью измерения импульса и координаты и дается соотношением Гейзенберга.

Или Соотношение неопределенностей Гейзенберга не позволяет нам точно измерить параметры квантовой частицы. Если мы это сделаем, то произойдет коллапс ее волновой функции.

Например, так как квантовая частица это нелокальное образование, Нельзя конкретно сказать где она находится. Наблюдение позволит нам с точностью до 100% определить ее координату. Но мы уже не сможем сказать какой у нее был импульс, потому что он был изменен фотонами, с которыми он про взаимодействовал в момент наблюдения.Физический смысл в том, что невозможно получать полную информацию о микромире.

Или Существует точная, количественная аналогия между соотношениями неопределённости Гейзенберга и свойствами волн или сигналов. Рассмотрим переменный во времени сигнал, например звуковую волну. Бессмысленно говорить о частотном спектре сигнала в какой-либо момент времени. Для точного определения частоты необходимо наблюдать за сигналом в течение некоторого времени, таким образом теряя точность определения времени. Другими словами, звук не может иметь и точного значения времени, как например короткий импульс, и точного значения частоты, как, например, в непрерывном чистом тоне. Временное положение и частота волны во времени походят на координату и импульс частицы в пространстве.

6. Поглощение света. Закон Бугера; Ламберта; Бера. Спектры поглощения.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение интенсивности оптич. излучения при прохождении через к--л. среду за счёт взаимодействия с ней, в результате к-рого световая энергия переходит в др. виды энергии или в оптич. излучение др. спектрального состава.

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Для различных веществ спектры поглощения различны.

7. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Закон Брюстера.

Естественный свет - оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости эл.-магн. поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны.

Поляризованный – свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом.

Частично-поляризованный свет – если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное направление колебаний вектора Е.

Плоскополяризованный – если колебания вектора Е происходят только в одной плоскости.

Интенсивность света после поляризатора определяется законом Малюса. I=I₀*cos²α

Степень поляризации луча p=(Imax-Imin)/(Imax*Imin)

Закон Брюстера. Поляризованный свет можно получить, используя отражение или преломление света от диэлектрических изотропных сред. Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. Степень поляризации того и другого луча зависит от угла падения луча. У каждой пары прозрачных сред существует такой угол падения, при котором отраженный свет становится полностью плоскополяризованным, а преломленный луч остается частично поляризованным, но степень его поляризации при этом угле максимальна. Этот угол называется углом Бpюстеpа. Угол Брюстера определяется из условия: tgφ_Бр=n₂₁=n₂/n₁

Задачи

8. Определите давление света на стенки электрической лампы мощностью 60 Вт. Колба представляет собой сферический сосуд радиусом 5 см., стенки которого отражают 9% падающего на них света. Считать что вся потребляемая мощность лампы идет на излучение.

Условие:

  Определите давление света на стенки электрической 150-ваттной лампочки, принимая, что вся потребляемая мощность идет на излучение и стенки лампочки отражают 15% падающего на них света. Считайте лампочку сферическим сосудом радиуса 4 см.

Решение:

Решение наше аналогично:

Похожая задача для ознакомления, здесь есть еще и отражение…