Тема: Энергия волны. Перенос энергии волной

№1

Если увеличить в 2 раза амплитуду волны и при этом увеличить в 2 раза скорость распространения волны (например, при переходе из одной среды в другую), то плотность потока энергии увеличится в _______ раз(-а). 8

Решение:
Плотность потока энергии, то есть количество энергии, переносимой волной за единицу времени через единицу площади площадки, расположенной перпендикулярно направлению переноса энергии, равна: , где w– объемная плотность энергии, v – скорость переноса энергии волной (для синусоидальной волны эта скорость равна фазовой скорости). Среднее значение объемной плотности энергии равно: , где A– амплитуда волны, ω – частота. Следовательно, плотность потока энергии увеличится в 8 раз.

 

№2 В упругой среде плотностью распространяется плоская синусоидальная волна с частотой и амплитудой При переходе волны в другую среду, плотность которой в 2 раза меньше, амплитуду увеличивают в 4 раза, тогда объемная плотность энергии, переносимой волной, увеличится в ____ раз(-а). 8

Решение:
Среднее значение объемной плотности энергии равно: ,. За счет уменьшения плотности среды объемная плотность энергии уменьшится в 2 раза, а за счет увеличения амплитуды – увеличится в 16 раз, следовательно, объемная плотность энергии увеличится в 8 раз.

 

№3 Если в электромагнитной волне, распространяющейся в вакууме, значение напряженности электрического поля равно: , объемная плотность энергии , то напряженность магнитного поля составляет _______ А/м

Решение:
Плотность потока энергии электромагнитной волны (вектор Умова – Пойнтинга) равна: . Также где ω - объемная плотность энергии, c – скорость света. Следовательно, .

 

№4 Если в электромагнитной волне, распространяющейся в среде с показателем преломления , значения напряженностей электрического и магнитного полей соответственно равны , то объемная плотность энергии составляет _____ 10

Решение:
Плотность потока энергии электромагнитной волны (вектор Умова – Пойнтинга) равна: . Также где ω – объемная плотность энергии, скорость электромагнитной волны в среде, c – скорость электромагнитной волны в вакууме, показатель преломления. Следовательно,

№5 На рисунке показана ориентация векторов напряженности электрического ( ) и магнитного ( ) полей в электромагнитной волне. Вектор плотности потока энергии электромагнитного поля ориентирован в направлении …

Правильный ответ 2

Тема: Интерференция и дифракция света

№1 При дифракции на дифракционной решетке с периодом d, равным 0, 004 мм, наблюдается зависимость интенсивности монохроматического излучения от синуса угла дифракции, представленная на рисунке (изображены только главные максимумы). Длина волны монохроматического излучения равна _____
600

Решение:
Условие главных максимумов для дифракционной решетки имеет вид , где d – период решетки, φ – угол дифракции, k – порядок максимума, λ – длина световой волны. Отсюда длина волны монохроматического излучения равна:

=0, 0006 мм = 600нм

№2 Тонкая стеклянная пластинка с показателем преломления n = 1, 5и толщиной

d = 2 мкм помещена между двумя средами с показателями преломления n₁ = 1, 2 и

n₂ =1, 6 На пластинку по нормали падает свет с длиной волны λ = 600 нм

Разность хода интерферирующих отраженных лучей (в нм) равна …

Решение:
Разность хода лучей, отраженных от верхней и нижней граней пластинки, равна С учетом изменения фазы колебаний на π при отражении от оптически более плотной среды (в нашем случае при отражении от верхней и нижней грани пластинки) разность хода будет равна:

 

№3 При наблюдении интерференции фиолетового света в опыте Юнга расстояние между соседними темными полосами на экране равно 2 мм. Если источник фиолетового света заменить источником красного света, длина волны которого в 1, 5 раза больше, то это расстояние станет равным ____ мм. 3

№4 На диафрагму с круглым отверстием радиусом 2 мм падает нормально параллельный пучок света длиной волны 0, 5 мкм. На пути лучей, прошедших через отверстие, на расстоянии 1 м помещают экран. В отверстии диафрагмы для точки М укладываются _____ зона(-ы) Френеля.
8

Решение:

Определим, сколько зон Френеля укладывается в отверстии диафрагмы радиуса r для точки М, лежащей против середины отверстия. Расстояния от краев соседних зон Френеля до точки наблюдения М должны отличаться на . Следовательно, расстояние от точки М до крайней точки отверстия будет равно где L – расстояние от диафрагмы до экрана; n – число зон Френеля, укладывающихся в отверстии; λ – длина волны света. Воспользуемся теоремой Пифагора: . Учтем, что λ ² – величина второго порядка малости по сравнению с и при не слишком больших слагаемым можно пренебречь. Тогда . В отверстии диафрагмы укладывается 8 зон Френеля.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: