Задачи по "Физике"

Формулировка задания

Вариант №19

На оптически прозрачную плоскопараллельную пластинку (плёнку) под некоторым углом α к нормали из воздуха падает монохроматический свет с длиной волны λ=0,416 мкм.

Параметры пластинки: толщина d=0,7 мм, показатель преломления n=2,4. Выходящие в воздух с противоположной стороны пластинки световые лучи оказываются смещенными на расстояние ∆h=0,361 мм относительно своего первоначального направления распространения.

Изобразить на рисунке ход лучей, показав падающий, преломленные и интерферирующие лучи.

Построить график зависимости ∆h = f(α), то есть смещения выходящего луча от угла падения света, и определить из нее графическим методом угол падения α, соответствующий условию задания.

Рассчитать какое отклонение параметра  в окрестности заданного в условии его значения можно измерить, фиксируя количество интерференционных полос k=5, на которое смещается интерференционная картина при его изменении.[pic 1]

I.Краткое теоретическое содержание

1. Цель работы: изучить процесс интерференции в тонких плёнках; построить график зависимости смещения выходящего луча от угла падения света, а также определить данный угол; рассчитать отклонение параметра α.
2. Явление, изучаемое в расчётно-графическом задании: интерференция света.
3. Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Свет —  движение фотонов; электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Длина волны — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.

Абсолютный показатель преломления вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света в вакууме и в данной среде:

[pic 2]

где c — скорость света в вакууме, м/с;

       — скорость света в данной среде, м/с;[pic 3]

Угол падения — это угол между лучом, падающим на преломляющую или отражающую поверхность, и нормалью к поверхности в точке падения.

Угол отражения —  это угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке отражения.

Угол преломления — угол, под которым происходит преломление луча света от поверхности раздела между двумя разными прозрачными средами.

Преломление света — явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред.

Интерференция света — интерференция электромагнитных волн (в узком смысле - прежде всего, видимого света) — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн.

1. Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы:

Закон преломления света — падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

[pic 4]

[pic 5]

Закон отражения — света лучи, падающий и отражённый, лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восстановленным в точке падения луча.

[pic 6][pic 7]

[pic 8]

II.Решение поставленных задач

Чтобы найти угол падения α, изобразим ход лучей через пластинку

[pic 9]

Рассмотрев представленный рисунок, можно вывести соотношение для нахождения величины h, смещения выходящего луча.

[pic 10]

Неизвестную величину отрезка AC находим с помощью следующего соотношения:

[pic 11]

Применив формулу синуса разности двух углов и подставив соотношение для AC, получим: