Меню

Параллельный пучок света с длиной волны 500



Задача №13. Параллельный пучок света с длиной волны l = 500 нм падает нормально на зачерненную плоскую поверхность

Параллельный пучок света с длиной волны l = 500 нм падает нормально на зачерненную плоскую поверхность, производя давление p = 10 мкПа. Определить: 1) концентрацию n фотонов в пучке; 2) число n1 фотонов, падающих на поверхность площадью 1 м 2 за время 1с.

Концентрация фотонов в пучке n может быть найдена, как частное от деления объемной плотности энергии w на энергию одного фотона e

. (14)

Из формулы, определяющей давления света

,

выразим w и, подставив в (14), получим

Поскольку энергия одного фотона определяется выражением

,

Коэффициент отражения r для зачерненной поверхности равен нулю. Тогда подставляя численные значения, получаем n = 2,52×10 13 м -3 .

Число фотонов n1, падающих на поверхность площадью 1 м 2 за время 1с найдем из соотношения

,

где N – число фотонов, падающих за время Dt на поверхность площадью S. Но так как

,

.

После подстановки численных значений, получаем = 7,56×10 21 м -2 ×с -1 .

Источник

Решебник по физике Чертова А.Г. 1987г — вариант 7 контрольная 5

Ниже приведены условия задач и отсканированные листы с решениями. Загрузка страницы может занять некоторое время.

507. На тонкий стеклянный клин падает нормально параллельный пучок света с длиной волны λ = 500 нм. Расстояние между соседними темными интерференционными полосами в отраженном свете L = 0,5 мм. Определить угол α между поверхностями клина. Показатель преломления стекла, из которого изготовлен клин n = 1.6.

517. На дифракционную решетку, содержащую N = 100 штрихов на 1 мм, нормально падает монохроматический свет. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум второго порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол Δφ = 16°. Определить длину волны λ света, падающего на решетку.

Читайте также:  Урок по теме дифракция света дифракционная решетка

527. Угол α между плоскостями пропускания поляроидов равен 50°. Естественный свет, проходя через такую систему, ослабляется в n = 8 раз. Пренебрегая потерей света при отражении, определить коэффициент поглощения k света в поляроидах.

537. Во сколько раз релятивистская масса электрона, обладающего кинетической энергией Т = 1,53 МэВ, больше массы покоя m0?

547. Как и во сколько раз изменится поток излучения абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения переместится с красной границы видимого спектра (λ1=780нм) на фиолетовую (λ2 = 390 нм)?

557. На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны λ= 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта λ0 = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

567. В результате эффекта Комптона фотон с энергией εф = 1,02 МэВ рассеян на свободных электронах на угол φ =150°. Определить энергию εф2 рассеянного фотона.

577. Свет падает нормально на зеркальную поверхность, находящуюся на расстоянии R=10см от точечного изотропного излучателя. При какой мощности Р излучателя давление р на зеркальную поверхность будет равным 1 мПа?

Источник

Практическое занятие 4

Задача 1

Свет от монохроматического источника (=600 нм) падает нормально на диафрагму с диаметром отверстия d=6 мм. За диафрагмой на расстоянии l=3 м от нее находится экран. Какое число к зон Френеля укладывается в отверстие диафрагмы? Каким будет центр дифракционной картины на экране: темным или светлым?

=600 нм=6ּ

d=6 мм=6ּм

b=3 м

к-?

Пусть в отверстии диафрагмы укладывается к зон Френеля, тогда радиус к-й зоны равен радиусу диафрагмы

Отсюда:

Вычисление:

Ответ: к=5 зон Френеля укладывается в отверстие диафрагмы.

Задача 2

Дифракционная картина наблюдается на расстоянии l от точечного источника монохроматического света (=600 нм). На расстоянии а=0,5l от источника помещена круглая непрозрачная преграда диаметром D=1 см. Найти расстояние l, если преграда закрывает только центральную зону Френеля.

Читайте также:  Как поставить выключатель света viko

D=1 см=м

=600 нм=6

а=0,5l

_____________

Радиус центральной зоны Френеля равен:

Кроме того, .

По условию a+b=l; a=b=0,5l, тогда

Отсюда

Вычисление:

Ответ: расстояние l от дифракционной картины до точечного источника равна l=167 м.

Задача 3

На щель шириной а=20 мкм падает нормально параллельный пучок монохроматического света (λ=500 нм). Найти ширину А изображения щели на экране, удаленном от щели на расстояние l=1 м. шириной изображения считать расстояние между первыми дифракционными минимумами, расположенными по обе стороны от главного максимума освещенности.

а=20 мкм=20м

λ=500 нм

l=1 м

Из рисунка видно, что . Поскольку угол φ мал, то можно принять . Тогда

(1)

Условие максимумов интенсивности света.

(2)

Подставим выражение (2) в уравнение (1) и получим:

Вычисление:

Ответ: ширина изображения А=0,05 м.

Задача 4

Световая волна длиной 530 нм падает перпендикулярно на прозрачную дифракционную решетку, постоянная которой равна 1,8 мкм. Определить угол дифракции, под которым образуется максимум наибольшего порядка.

Из формулы дифракционной решетки выразим синус угла дифракции и определим максимум наибольшего порядка:

. Так как , то

, откуда

Максимум наибольшего порядка кмакс = 3.

Определим угол дифракции при максимуме наибольшего порядка:

.

Подставим числовые значения

, α = 62 о .

Задача 5

Какое фокусное расстояние F должна иметь линза, проектирующая на экран спектр, полученный при помощи дифракционной решетки, чтобы расстояние между двумя линиями калия λ1 = 404,4 нм и λ2 = 404,7 нм в спектре первого порядка было равным l = 0,1 мм ? Постоянная решетки d = 2 мкм.

l = 0,1 мм = 0,1۰10 -3 м

d = 2 мкм = 2 ۰ 10 -6 м

Расстояние от решетки до линзы равно расстоянию от линзы до экрана и равно фокусному расстоянию линзы. Из рисунка видно, что расстояние , а . Поскольку х2 — х1 = l , то можно записать

Читайте также:  Детективное агентство лунный свет кпк

— (1)

Так как есть приращение функции , то можно принять

— (2).

Кроме того, — (3).

Подставив (3) в (2) и вычислив производные, найдем

— (4).

По формуле дифракционной решетки ; , откуда и . Тогда уравнение (4) можно записать в виде

, откуда — (6)

Величину найдем из соотношения ;

Подставим полученные данные в уравнение (6):

Ответ: линза должна иметь фокусное расстояние F = 0,65 м.

Задачи для самостоятельного решения:

Источник

Adblock
detector