Л 4. Элементы волновой оптики (дифракция света).

4.1. Основные определения и понятия.

1.(НТ1). (З). Дифракция – это:

А) Совокупность явлений, наблюдаемых при распространении волн в среде с резко выраженными неоднородностями, которая приводит к перераспределению энергии волнового поля в пространстве;

В) Явление огибания волнами различных препятствий.

С) Отклонение света от прямолинейного распространения в оптически неоднородной среде.

*D) Интерференция от большого числа источников когерентных волн.

Неверными ответами являются: D.

2.(НТ1). (З). Колебания, возбуждаемые в точке наблюдения двумя соседними зонами Френеля сдвинуты по фазе на:

С) величину, зависящую от расстояния до точки наблюдения.

D) величину, зависящую от ширины зоны.

3. (НТ1). (З). Плоская и сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S₀, встречает на своем пути круглый непрозрачный диск. В центре дифракционной картины в этих случаях будет наблюдаться:

А) В обоих случаях интенсивность, близкая к нулю.

*В) В обоих случаях (светлое пятно).

С) Для сферической волны , для плоской волны (светлое пятно).

D) В области геометрической тени от диска появление и исчезновение светлого пятна в обоих случаях будет зависеть от размеров диска.

4. (НТ1). (З). Круглая диафрагма открывает четыре зоны Френеля. В точке наблюдения при этом наблюдается:

*А) темное пятно; В) светлое пятно;

С) или темное или светлое пятно в зависимости от расстояния до диафрагмы;

D) темное или светлое пятно в зависимости от расстояния до диафрагмы и формы волной поверхности на ней.

5. (НT1). (З). На экран падает параллельный пучок света интенсивностью I₀. Если на пути пучка поставить экран с круглым отверстием, который выделит только первую зону Френеля, то интенсивность света в центре экрана будет равна:

A. 2I₀

*B. 4I₀

C. I₀ /2

D. 8 I₀

6. (НT1). (З). На круглом отверстии в непрозрачном экране укладывается 5 зон Френеля. Разность фаз между колебаниями, пришедшими в точку наблюдения, расположенную на перпендикуляре, восстановленном из центра отверстия, от 1-ой и 3-ей зон Френеля, равна:

*А) 2p; В) p; С) p/2; D) 3p/2.

7. (НT1). (З). На диафрагму с круглым отверстием падает нормально монохроматический свет с длиной волны l. Диаметр отверстия соизмерим с длиной волны. На фронте волны, вырезаемом отверстием, укладывается 5 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть чётные зоны специальным экраном, то интенсивность в точке М:

*A) увеличится; В) уменьшится; С) не изменится; D)станет равной 0.

8. (НТ1). (З). Зона Френеля это:

А) Круговое кольцо (кроме 1-ой зоны) плоской или сферической волновой поверхности, осесимметричное к перпендикуляру, восстановленному из центра кольца, разность фаз элементарных волн от границ которого в произвольной точке наблюдения, находящейся на этом перпендикуляре, равна .

В) Круговое кольцо (кроме 1-ой зоны) плоской или сферической волновой поверхности, осесимметричное к перпендикуляру, восстановленному из центра кольца, разность фаз элементарных волн от границ которого в произвольной точке наблюдения, находящейся на этом перпендикуляре, равна .

С) Совокупность элементарных площадок (излучателей) на открытом для дальнейшего распространения участке волновой поверхности, разность фаз волн от которых, пришедших в избранную точку наблюдения лежит в пределах .

D) Совокупность элементарных площадок (излучателей) на волновой поверхности внутри круглого отверстия в экране, разность фаз волн от которых, пришедших в избранную точку наблюдения лежит в пределах .

Неверными ответами являются: А, С, D.

9. (НТ1). (З). Дифракция Фраунгофера от одной щелеобразной диафрагмы наблюдается:

А) только на большом расстоянии, на котором лучи от разных участков щели, приходящие в точку наблюдения, можно считать параллельными;

*В) на большом расстоянии, на котором лучи от разных участков щели, приходящие в точку наблюдения можно считать параллельными, а также на других расстояниях с помощью линзы;

С) на любом расстоянии, но только с помощью линзы, причем поместив экран, на котором фокусируется дифракция, в фокальной плоскости линзы;

D) только с помощью линзы, оптический центр которой находится от щели на расстоянии , удовлетворяющем условию , - фокусное расстояние линзы.

10. (НТ2). (З). Число открытых зон Френеля на круглом отверстии радиуса в экране для точки наблюдения сигнала, находящейся на расстоянии на перпендикуляре, восстановленном из центра отверстия, равно:

11. (НТ1). (З). Векторная диаграмма, описывающая изменение амплитуды волны с интенсивностью , в точке наблюдения при постепенном открытии зон Френеля, имеет вид:

А) совокупности окружностей радиусом , наложенных друг на друга;

*В) свертывающейся спирали с начальной амплитудой ;

С) развертывающейся спирали с начальной амплитудой ;

D) свертывающейся спирали с начальной амплитудой .

12. (НТ1). (З). Чтобы найти количество зон Френеля (Шустера), укладывающихся на щели, от которой получается дифракционная картина на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы, достаточно знать только:

1. ширину щели а и длину падающей плоской световой волны λ (свет падает нормально);
2. длину волны λ и фокусное расстояние линзы F;
3. ширину щели а, длину волны λ и фокусное расстояние F;
4. *ни одно из этих условий не позволяет найти количество зон Френеля.

13. (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, который вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 2, 4 и 6 зоны, то интенсивность света в точке М:

*А) увеличится; В) уменьшится; С) станет равной 0; D) не изменится.

14. (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, который вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 2 – 7 зоны, интенсивность света в точке М:

А)*увеличится; В) уменьшится; С) станет равной 0; D) не изменится.

15 (НT1). (З). На пути пучка стоит экран с круглым отверстием, которое вырезает 7 зон Френеля для точки наблюдения М. Если закрыть 1 - 6 зоны, интенсивность света в точке М:

А) увеличится; *В)уменьшится; С)станет равной 0; D) не изменится

16. (НТ1). (З). Колебания, приходящие в точку М от двух краёв соседних зон Френеля отличаются на фазу, равную:

А) 2π; *В) π; С) π/2; D) 3π/2.

17. (НТ1). (З). Диафрагма открывает три зоны Френеля. Если закрыть вторую зону, то амплитуда колебаний в точке наблюдения:

*А)*Увеличится в 2 раза; В)Останется без изменения;

С) Увеличится в 1,4 раза; D) Уменьшится в 1, 4 раза.

4.2. Элементы теоретического описания.

1.(НТ1). (З). Диафрагма открывает три зоны Френеля. Интенсивность колебаний в точке наблюдения, если изменить фазу колебаний во второй зоне Френеля на π:

А) останется без изменений;

В) увеличится в три раза;

*С) увеличится в девять раз;

D) окажется близкой к нулю.

2. (Н T2). (З). Точечный источник света с длиной волны λ расположен на большом расстоянии от непрозрачной преграды с отверстием радиуса R. Число открытых зон Френеля на отверстии для точки наблюдения, находящейся на расстоянии L от преграды, равно:

A. λL / R²

*B. R² / λL

C. RL / λ²

D. L² / Rλ

3. (НТ2). (З). В методе зон Френеля утверждается, что в точке наблюдения амплитуда волн от каждой последующей зоны меньше, чем от предыдущей. Главной физической причиной этого является:

А) Увеличение угла наблюдения с ростом ее номера.

В) Изменение площади зоны с ростом ее номера.

*С) Рост расстояния от выбранной точки наблюдения до зоны.

D) Уменьшение площади зоны и увеличение расстояния до точки наблюдения.

4. (НТ1). (З). Различают два вида дифракции – Фраунгофера и Френеля. Если - масштаб резкой неоднородности для волн, - длина волны, - расстояние от неоднородности до точки наблюдения, то дифракция Фраунгофера наблюдается при:

5. (НТ1). (З). Различают два вида дифракции – Фраунгофера и Френеля. Если - масштаб резкой неоднородности для волн, - длина волны, - расстояние от неоднородности до точки наблюдения, то дифракция Френеля наблюдается при:

6. (НТ1). (З). Различают два вида дифракции – Фраунгофера и Френеля. Если - масштаб резкой неоднородности для волн, - длина волны, - расстояние от неоднородности до точки наблюдения, то дифракцией обычно можно пренебречь при:

7. (НТ1). (З). Дифракция Фраунгофера имеет место при , где - масштаб неоднородности среды для волн, - длина волны, - расстояние от неоднородности до точки наблюдения. Условие вытекает из требования, чтобы

А) приходящие элементарные волны от различных участков неоднородности можно было считать сферическими;

В) приходящие элементарные волны от различных участков неоднородности можно было считать плоскими;

С) оптическая разность лучей от разных участков неоднородностей была ;

*D) лучи от разных участков неоднородности можно было считать практически параллельными.

8. (НТ1). (З). На рис приведена векторная диаграмма изменения амплитуды колебаний в точке наблюдения волны при постепенном открытии зон Френеля. А₀ – амплитуда волнового поля в точке при свободном распространении волны, - интенсивность. Отрезок СО равен:

9. (НТ1). (З). На рис. приведена векторная диаграмма изменения амплитуды колебаний в точке наблюдения волны при постепенном открытии зон Френеля. А₀ – амплитуда волнового поля, - интенсивность. Открыта треть первой зоны Френеля. Отношение интенсивности в точке наблюдения к интенсивности волны,падающей на экран , равно:

А) 0.5; *В) 1; С) 2; D) 3.

10. (НТ2). (З). На рис. приведена векторная диаграмма изменения амплитуды колебаний в точке наблюдения волны при постепенном открытии зон Френеля. А₀ – амплитуда волнового поля, - интенсивность. Открыта половина первой зоны Френеля. Отношение интенсивности в точке наблюдения к интенсивности волны,падающей на экран , равно:

А) 0.5; В) 1; *С) 2; D) 3.

11. (НТ1). (З). На рис. приведена векторная диаграмма изменения амплитуды колебаний в точке наблюдения волны при постепенном открытии зон Френеля. А₀ – амплитуда волнового поля, - интенсивность. Отношение амплитуды в точке наблюдения к амплитуде плоской волны, падающей на экран , с диафрагмой, открывающей зоны Френеля приблизительно равно:

12. (НТ2). (З). При дифракции Фраунгофера на щели размером «а» условия максимумов и минимумов интенсивности имеют вид ( - угол между нормалью к плоскости щели и направлением лучей, ):

*А) , кроме максимума нулевого порядка при ;

В) , кроме максимума нулевого порядка при ;

С)

D)

13. (НТ2). (З). При дифракции Фраунгофера на щели шириной «а» максимальное число максимумов, которые могут наблюдаться на приемном экране определяется из условий:

14. (НТ1). (З). Интенсивность на экране в центре дифракционной картины от диафрагмы, на которой укладываются 3 зоны Френеля, равна l₁, а при отсутствии диафрагмы равна l₀. При этом:

А) l₀/l₁=3; *В) l₀/l₁=1/4; С) l₀/l₁=1/2; D) l₀/l₁=2

Дата добавления: 2015-08-05