Как найти длину световой волны в воздухе

Перейти к содержимому

2 
На каком расстоянии от нулевого
максимума находится первый максимум?

3 
Вычислите длину световой волны в
воздухе.

4 
Определите порядковый номер
последнего кольца.

5 
Каков радиус этого кольца?

6 
Какого радиуса кривизны взята
стеклянная (n=1,5) плосковыпуклая линза, дающая приведенную на
рисунке картину интерференции при рассматривании в микроскоп?

7 
Вычислите оптическую силу этой
линзы.

8 
На каком расстоянии и какое
изображение даст эта линза, если перед ней поместить предмет на расстоянии 3м?

9 
Какое при этом получается увеличение?
, где ( r- радиус
темного кольца, n- номер кольца, R- радиус
кривизны линз, n=1,5)

Вариант
1                                                                                       Вариант
2

Вариант
3                                                                                Вариант
4

Вариант
5                                           Вариант 6

Вариант
7                                           Вариант 8

Вариант
9                                                                                 Вариант
10

Вариант
11                                        Вариант 12

Интерференция и дифракция света

Образец решения

Вариант 8

1 
Цена деления линейки 5мм.

2 
Расстояние от 0-го до 1-го
максимума 60мм.

3 
Длину волны в воздухе определяем
из формулы:  для первого максимума: . Вследствие малости угла  синус можно заменить тангенсом. Его
определим по отношению расстояния от нулевого до первого максимума к расстоянию
от решетки до экрана, на глаз видит через решетку этот максимум. Тогда длина
волны наблюдаемого монохроматического света: (нанометров).

4 
Номер темного кольца, видимого в
микроскоп, 4.

5 
Радиус этого темного кольца  2мм.

6 
Вычисляем радиус кривизны линзы из
формулы:

           
; , .

7 
Оптическую силу линзы определяем
из формулы, связывающей ее фокусное расстояние с радиусами кривизны и
показателем преломления стекла, который будет считать равным 1,5. Для плоско-выпуклой
линзы второй радиус кривизны бесконечности, поэтому:    (диоптрии).

8 
Расстояние от линзы до изображения
предмета находим по формуле линзы, имея в виду, что F=2R:                                                                       

9 
Увеличение:   

Спектроскоп

На рисунке дан график зависимости между показаниями
микрометра некоторого спектроскопа и длинами световых волн.

Под графиком помещен рисунок микрометра, по которому
определяют его показания в момент совпадения нити зрительной трубы со
спектральной линией, наблюдаемой в эту трубу. Цена деления микрометра 0,02 мм. Используя график и рисунок микрометра, выполните задания, ответьте на вопросы.

1 
Определите показания микрометра.

2 
Определите по графику на карточке длину
волны света в воздухе, дающую спектральную линию вдоль нити зрительной трубы
спектроскопа.

3 
Вычислите частоту света, соответствующую
найденной длины волны в воздухе.

4 
Какой энергией обладает фотон с этой
частотой?

5 
Вычислите импульс фотона при данной
частоте.

6 
Выразите энергию фотона в
электрон-вольтах.

7 
Какой энергией будут обладать электроны,
выбитые из метала, если работа выхода равна 1,4 эв?

8 
Какую скорость приобретут эти электроны?

9 
Общая мощность всех фотонов, попадающих
на металл, равна 0,33мвт. Сколько электронов в 1с выбивается из этого металла,
если квантовый фотоэффект составляет только 1%?

Ответ:

Объяснение:

Дано:

λ₀ = 700 нм

n = 1,33 — коэффициент преломления воды

_________________________

λ — ?

Заметим правило:

«При переходе света из одной среды в другую изменяется скорость распространения света V и длинна волны λ, частота волны v не изменяется».

Также учтем, что коэффициент преломления равен:

n = c / V, где c=3·10⁸ м/с — скорость света.

Тогда запишем  уравнения:

c = λ₀·ν    (1)

V = λ·ν     (2)

Разделим уравнение (1) на уравнение (2)

c / V = λ₀·ν / (λ·ν)

n = λ₀ / λ

Длина волны в воде:

λ = λ₀ / n = 700 / 1,33 ≈ 530 нм

Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками (гребнями) или впадинами. Самое высокое положение волны называется пиком. Самое нижнее положение волны называется впадиной. 

Цикл — это полное колебание, например, кривая между двумя гребнями или двумя впадинами. Максимальное расстояние волны от равновесного положения называется амплитудой.

На рисунке показаны основные параметры волны, используемые в физике:

Определение и формула длины волн

Волна — это возмущение, распространяющееся от точки, в которой она возникла, в окружающую среду. Такое возмущение переносит энергию без чистого переноса вещества. 

Длина представляет собой фактическое расстояние, пройденное волной, которое не всегда совпадает с расстоянием среды, или частиц, в которых распространяется волна. Ее также определяют как пространственный период волнового процесса.

Греческая буква «λ» (лямбда) в физике используется для обозначения длины в уравнениях. Она обратно пропорциональна частоте волны.

Период Т — время завершения полного колебания, единица измерения секунды (с).

Длинная волна соответствует низкой частоте, а короткая — высокой. Длина измеряется в метрах. Количество волн, излучаемых в каждую секунду, называется частотой и обратно пропорционально периоду.

У различных длин разная скорость распространения. Например, скорость света в воде равна 3/4 от скорости в вакууме.

Пространственный период волны — это расстояние, которое точка с постоянной фазой «пролетает» за интервал времени, соответствующий периоду колебаний.

Частота f — количество полных колебаний в единицу времени. Измеряется в Герцах (Гц).

При одном полном колебании в секунду f = 1 Гц; при 1000 колебаний в секунду f = 1 килогерц (кГц); 1 млн. колебаний в секунду f = 1 мегагерц (1 МГц).

Зная, что скорость света в вакууме с — 300 000 км/с, или 300 000 000 м/с, то для перевода длины волны в частоту нужно 3 х 10⁸ м/с поделить на длину в метрах.

Единицы измерения длины волны λ — нанометры и ангстремы, где нанометр является миллиардной частью метра (1 м = 109 нм) и ангстрем является десятимиллиардной частью метра (1 м = 1010 А), то есть нанометр эквивалентен 10 ангстрем (1 нм = 10 А).

Свет, который исходит от Солнца, является электромагнитным излучением, которое движется со скоростью 300 000 км/с, но длина не одинакова для любого фотона, а колеблется между 400 нм и 700 нм. Длина световой волны влияет на цвет.

Белый свет разлагается на спектр различных цветных полос, каждая из которых определяется своей длиной волны. Таким образом, светом с наименьшей длиной является фиолетовый, который составляет около 400 нм, а светом с наибольшей длиной — красный, который составляет около 700 нм.

Таблица показывает длину волны в зависимости от цвета:

Излучения с длиной меньше фиолетового называются ультрафиолетовым излучением, рентгеновским и гамма-лучами в порядке уменьшения. Излучения больше красного называются инфракрасными, микроволнами и радиоволнами, в порядке возрастания. 

Предельная дальность связи зависит от длины. Размеры антенны часто превышают рабочую длину радиоэлектронного средства.

Рисунок показывает длину волн и частоту (нм), исходящих от различных источников:

Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн

Задача №1

Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?

Задача №2

Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с. прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. Определить период колебания частиц волны, скорость распространения и длину волны.

Задача №3

Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.