Кристаллооптика (занятие №5)

7. Использование готовых формул, не являющихся определениями и выражениями законов, не допускается. Основные формулы, используемые при решении, необходимо вывести.

8. Проверить конечный результат по размерности.

9. Подставить числовые данные, рассчитать конечный результат. Рекомендуется избегать промежуточных вычислений. Решение задачи должно быть в общем виде.

10. Сделать выводы, т.е. проанализировать задачу.

В случае не соблюдения данных требований, домашнее задание не принимается!

Защита выполненной работы

11. Защита домашнего задания производится путем устного собеседования или решения любой из домашних задач без тетради.

12. Задание по каждой теме принимается в указанный в начале семестра срок.

Приложение 1.  Вопросы для подготовки к практическим занятиям

Интерференция (занятия №2)

1. Запишите уравнение плоской монохроматической волны и объясните смысл величин, входящих в него.

2. В чем заключается явление интерференции? Какие волны являются когерентными?

3. Чему равна разность фаз двух когерентных, некогерентных волн?

4. Дайте определение оптической длины пути, оптической разности хода.

5. Получите связь между разность фаз и оптической разностью хода.

6. Запишите уравнение для результирующей интенсивности при сложении двух когерентных волн. Сформулируйте условие максимального усиления и ослабления когерентных волн для разности фаз и оптической разности хода.

7. Запишите уравнение для результирующей интенсивности при сложении двух некогерентных волн.

8. Рассмотрите схему Юнга. Запишите выражение для положения m-ой полосы и ее ширины. От чего зависит ширина интерференционной полосы?

9. Приведите примеры схем для получения когерентных волн: бипризма Френеля, зеркала Френеля, зеркало Ллойда, кольца Ньютона. Для каждой схемы получите выражение для оптической разности хода между двумя когерентными волнами. Как определяется изменение фазы при отражении?

10. Нарисуйте принципиальную схему интерферометра. Как реализуется просветление оптики?

11. Сформулируйте требования к получению четкой интерференционной картины: пространственная когерентность, временная когерентность, область свободной дисперсии.

12. Как связано время когерентности квазимонохроматического излучения с его спектральным составом?

13. Оцените ширину спектральной линии излучения, с помощью которого можно было бы наблюдать интерференцию при разности хода в 1 м.

14. Изобразите ход когерентных лучей при интерференции на тонких пленках. Получите формулу для оптической разности хода в проходящем и отраженном свете. Линии равной толщины и равного наклона.

15. Почему световые волны, испускаемые разными элементами поверхности протяженного источника, такого, как раскаленная нить лампочки, не создают интерференционной картины?

Дифракция Френеля (занятие №3)

1. В чем состоит явление дифракции света? При каких условиях наблюдается дифракция света?

2. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

3. Поясните основные идеи метода зон Френеля: принцип разделения волнового фронта на зоны, рисунок, разность хода вторичных волн от двух любых соседних зон, радиусы зон, площади зон, соотношение между амплитудами соседних зон. Чему равен результат интерференции вторичных волн в точке на экране для одной открытой зоны, двух, трёх (сложение с помощью векторной диаграммы).

4. Как объяснить периодические изменения освещенности в центре дифракционной картины от круглого отверстия при монотонном изменении диаметра отверстия или расстояния от отверстия до экрана?

5. Как оценить расстояние от препятствия (экрана или отверстия в нем) до точки наблюдения, при котором становятся заметными дифракционные явления?

Дифракция Фраунгофера (занятие №4)

1. Приведите схему наблюдения дифракции плоских волн. Найдите разность хода между лучами, идущими в некотором направлении от крайних элементов щели.

2. Чем отличаются условия наблюдения дифракции Фраунгофера и дифракции Френеля?

3. Как найти количество зон Френеля, укладывающееся на щели? Запишите условие дифракционного минимума в случае дифракции волны на одной щели. Получите выражение для ширины центрального дифракционного максимума. Нарисуйте график распределения интенсивности в дифракционной картине на щели для широкой и узкой щелей.

4. Приведите схему наблюдения дифракции света на решетке. Получите условия главных максимумов и главных минимумов при дифракции на одномерной решетке. Какова угловая ширина главного максимума?

5. Как изменятся ширина центральной полосы при дифракции Фраунгофера на щели и освещенность в ее середине, если ширину щели увеличить вдвое?

6. Каким условием определяется наибольший порядок спектра?

7. Какую максимальную длину волны можно наблюдать в спектре решетки с периодом d?

8. Какой вид имеет дифракционная картина, полученная с помощью дифракционной решетки при освещении ее монохроматическим светом? при освещении белым светом?

9. При каком отношении ширины щели к постоянной решетки в дифракционной картине будет отсутствовать главный максимум третьего порядка?

10. Запишите спектральные характеристики решетки и получите выражение для них (угловая дисперсия, разрешающая способность, область свободной дисперсии).

11. Две дифракционные решетки одного размера имеют разное полное число штрихов N1 и N2. Которая из них имеет более высокую разрешающую способность в спектре первого порядка и в спектре максимального порядка?

Кристаллооптика (занятие №5)

1. Какой свет называется естественным, поляризованным?

2. Перечислите виды поляризованного света.

3. Сформулируйте закон Брюстера.

4. Получите выражение для закона Малюса.

5. В чем заключается оптическая анизотропия?

6. Чем определяется скорость света в кристалле?

7. Одноосный кристалл. Какое направление в кристалле называется оптической осью? Какая плоскость называется главной?

8. Форма волновой поверхности в одноосном кристалле, если источник света точечный.

9. Особенности обыкновенной и необыкновенной волн (форма волновой поверхности, направление Е, скорость волн).

10. В чем заключается построение Гюйгенса?

11. Как действует пластинка, вырезанная из кристалла параллельно оптической оси? Рассчитайте сдвиг фаз, вносимый кристаллической пластинкой.

12. Пластинки «в четверть волны» (λ/4), «в половину волны» (λ/2). Для чего они используются? Как рассчитать их толщину?

13. Какие среды называются оптически активными? Запишите закон вращения плоскости поляризации для твердых тел и растворов.