Поздеева Э.В. Оптика. Световые кванты Вариант 1

Поздеева Э.В.
Оптика. Световые кванты
Вариант 1
1. Наблюдатель рассматривает предмет АВ
через стеклянную призму. Прямым (1)
или перевернутым (2) видит наблюдатель
этот предмет? Ответ обоснуйте.
45о
А
B
2. На
дифракционную
решетку
нормально
падает
монохроматический свет сначала с частотой 1, а затем с
частотой 2 (1 < 2). В каком случае (1 или 2) угол
наблюдения
дифракционного
максимума
первого
порядка больше? Ответ обосновать.
3. Определите угол падения светового луча на поверхность
льда, если угол преломления
20о.
Абсолютный
показатель преломления льда
1,33.
Результат
представьте в градусах и округлите до целого числа.
4. Какой по счету максимум, не считая центрального, будет
наблюдаться под углом 30о для длины волны света 0,6
мкм, падающего нормально на дифракционную решетку
с периодом 4,8 мкм?
5. Предмет
расположен
в
фокальной
плоскости
рассеивающей линзы. Во сколько раз линза уменьшает
размеры предмета?
6. Угол падения солнечного луча на поверхность воды
равен
45о.
Под каким углом к горизонту водолаз,
находясь под водой, будет видеть Солнце? Показатель
преломления воды 1,33. Ответ представьте в градусах и
округлите до целого числа.
7. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла
276 нм (1 нм = 10-9 м). Определите работу выхода
электронов из этого металла. Скорость света в вакууме
3108 м/с, постоянная Планка 6,6310-34 Джс. Результат
представьте в электрон-вольтах (1 эВ = 1.610-19 Дж) и
округлите до десятых.
Оптика. Световые кванты
Вариант 2
1. Наблюдатель рассматривает предмет АВ
через стеклянную призму. Прямым (1)
или
перевернутым
(2)
видит
наблюдатель
этот
предмет?
Ответ
обоснуйте.
В
А
45о
45о
2. Металлическую пластинку освещают сначала светом с
частотой 1 > к, а затем с частотой 2 < к, где к красная граница фотоэффекта. В каком случае (1 или 2)
будет наблюдаться фотоэффект? Ответ обосновать.
3. На какой угол отклонится луч от первоначального
направления, упав под углом 45о на поверхность стекла?
Абсолютный показатель преломления стекла
1,6.
Результат округлите до целого числа.
4. На дифракционную решетку с периодом 0,01 мм (1 мм
= 10-3 м) нормально падает монохроматический свет с
длиной волны
510-4 мм.
Найдите общее число
максимумов, даваемое дифракционной решеткой на
экране.
5. Какое
наибольшее
увеличение
можно
получить,
пользуясь лупой с фокусным расстоянием 2,5 см?
6. Луч падает на поверхность воды под углом 50о к
горизонту. Под каким углом к горизонту должен упасть
луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления
оказался
таким
же?
Абсолютный
показатель
преломления воды
1,33;
абсолютный показатель
преломления стекла
1,6. Результат представьте в
градусах и округлите до целого числа.
7. Металлический шарик, изолированный от других тел,
облучают монохроматическим светом с длиной волны
2000 Å
(1Å = 110-10 м). Шарик, теряя фотоэлектроны,
заряжается
до
максимального
потенциала
3
В.
Определите работу выхода электрона для материала
шарика. Заряд электрона 1,610-19 Кл, постоянная Планка
6,6310-34 Джс. Результат представьте в электрон-вольтах
(1 эВ = 1,610-19 Дж) и округлите до десятых.
Оптика. Световые кванты
Вариант 3
1. Пропустив
белый
свет
через
стеклянную призму, на экране
Э
получили спектр. Какой из двух лучей
(1 или 2) соответствует красной части
спектра. Ответ обосновать.
1
Э
2
2. Металлическую пластинку освещают сначала светом с
длиной волны 1 > к, а затем светом с длиной волны 2
< к, где к - красная граница фотоэффекта. В каком
случае (1 или 2) будет наблюдаться фотоэффект? Ответ
обосновать.
3. Чему равна оптическая сила линзы, если расстояние
между предметом и равным ему действительным
изображением равно 2 м? Результат представьте в
единицах СИ.
4. Определите импульс фотона, соответствующий частоте
волны 1015 Гц.
Постоянная Планка 6,6310-34 Джс,
скорость света в вакууме 3108 м/с.
Результат
представьте в единицах СИ.
5. Предмет находится перед рассеивающей линзой на
расстоянии
mF. На каком расстоянии от линзы
получится мнимое изображение?
6. Во сколько раз показатель преломления первой среды
больше показателя преломления второй среды, если
предельный угол полного внутреннего отражения равен
30о?
7. Определите наибольшую длину волны света, облучение
которым
поверхности
никеля
может
вызвать
фотоэффект. Работа выхода электронов для никеля 4,5
эВ (1 эВ = 1,610-19 Дж), постоянная Планка 6,6310-34
Джс, скорость света в вакууме 3108 м/с. Результат
представьте в нанометрах (1 нм = 10-9 м) и округлите до
целого числа.
Оптика. Световые кванты
Вариант 4
1. Луч света падает перпендикулярно на поверхность
раздела двух сред. Чему равен угол падения луча? Ответ
обосновать.
2. Металлическую пластинку освещают сначала светом с
частотой 1, а затем с частотой 2 (1 > 2). В каком
случае (1 или 2)
скорость фотоэлектронов имеет
большее значение? Ответ обосновать.
3. Предмет находится на расстоянии
0,125 м
от
собирающей линзы, фокусное расстояние которой 0,12
м.
Определите расстояние от линзы до резкого
изображения этого предмета на экране. Результат
представьте в единицах СИ.
4. Красная граница фотоэффекта для серебра равна 290 нм
(1 нм = 10-9 м). Определите работу выхода электронов из
серебра. Скорость света в вакууме 3108 м/с, постоянная
Планка 6,6310-34 Джс.
Результат представьте в
электрон-вольтах (1 эВ = 1,610-19 Дж) и округлите до
десятых.
5. На
дифракционную
решетку
нормально
падает
монохроматический свет с длиной волны . Период
дифракционной решетки 4. Под каким углом будет
наблюдаться
второй
дифракционный
максимум?
Результат представьте в градусах и округлите до целого
числа.
6. Определите
скорость
распространения
света
в
скипидаре, если известно, что при угле падения луча 45о
угол преломления равен 30о. Скорость света в вакууме
3108 м/с. Результат представьте в Гм/с (1 Гм/с = 109 м/с)
и округлите до десятых.
7. На дифракционную решетку, содержащую 400 штрихов
на 1 мм, падает нормально пучок монохроматического
света с длиной волны 0,6 мкм. Найдите общее число
дифракционных максимумов, которые дает эта решетка.
Оптика. Световые кванты
Вариант 5
1. На какой угол повернется луч, отраженный от плоского
зеркала, при повороте последнего на угол ? Ответ
обосновать.
2. Металлическую пластинку освещают сначала светом с
длиной волны 1, а затем светом с длиной волны 2 (1
> 2). В каком случае (1 или 2) скорость фотоэлектронов
имеет большее значение? Ответ обосновать.
3. Предмет находится перед рассеивающей линзой на
расстоянии
4F.
На каком расстоянии от линзы
получится его мнимое изображение?
4. Возникает ли фотоэффект в цинке под действием
излучения, имеющего длину волны 0,45 мкм (1 мкм =
10-6 м)? Работа выхода электронов из цинка 4,2 эВ (1
эВ = 1,610-19 Дж), постоянная Планка 6,6310-34 Джс,
скорость света в вакууме 3108 м/с.
5. От двух когерентных источников, колеблющихся в
одинаковой фазе с частотой 20 Гц, со скоростью 2 м/с
распространяются волны с равными амплитудами. Что
будет наблюдаться (максимум или минимум) в точке,
отстоящей от одного источника на 15 см дальше, чем от
другого?
6. Определите абсолютный показатель преломления среды,
в которой свет с энергией фотона 2,75 эВ (1 эВ = 1,610-19
Дж) имеет длину волны 310-7 м. Скорость света в
вакууме 3108 м/с, постоянная Планка 6,6310-34 Джс.
Результат округлите до десятых.
7. На дифракционную решетку, содержащую 400 штрихов
на 1 мм, падает нормально пучок монохроматического
света с длиной волны
0,6 мкм. Определите угол
дифракции, соответствующий последнему максимуму.
Угол дифракции представьте в градусах и округлите до
целого числа.
Оптика. Световые кванты
Вариант 6
1. Человек идет по направлению к плоскому зеркалу со
скоростью . С какой скоростью он приближается к
своему изображению? Ответ обосновать.
2. На рисунке показаны зависимости (1 и 2)
задержи-вающего потенциала
UЗ
от
частоты
света
для
двух
различных
материалов катода. Какой из материалов
(1 или 2) имеет большую работу выхода?
U
З
1
2

3. Каково главное фокусное расстояние собирающей
линзы, если для получения изображения какого-нибудь
предмета в натуральную величину этот предмет должен
быть помещен на расстоянии 20 см от линзы? Ответ
представьте в единицах СИ.
4. Световой луч проходит в вакууме расстояние 30 см, а в
прозрачной жидкости за это же время путь 0,25 м.
Определите показатель преломления жидкости.
5. Вычислите длину волны фотона, энергия которого равна
энергии покоя электрона. Энергия покоя электрона 0,51
МэВ (1 МэВ = 1,610-13 Дж), постоянная Планка 6,631034
Джс, скорость света в вакууме 3108 м/с. Результат
представьте в пикометрах (1 пм = 10-12 м) и округлите до
десятых.
6. На расстоянии
15 см
от двояковыпуклой линзы,
оптическая сила которой 10 дптр, находится предмет
высотой
2 см. Определите высоту изображения
предмета. Результат представьте в сантиметрах и
округлите до целого числа.
7. На дифракционную решетку с постоянной
0,01 мм
падает нормально монохроматический свет. Зрительная
труба наведена на максимум третьего порядка. Чтобы
навести трубу на другой максимум того же порядка ее
нужно повернуть на угол 200. Определите длину волны
света. Результат представьте в нанометрах (1 нм = 10-9 м)
и округлите до целого числа.
Оптика. Световые кванты
Вариант 7
1. Какова должна быть наименьшая высота вертикального
плоского зеркала, чтобы человек, высота которого h,
мог видеть в нем свое изображение, не изменяя
положения головы? Ответ обосновать.
2. Определите скорость распространения света в стекле,
если известно, что в вакууме она равна
3108 м/с.
Абсолютный показатель преломления стекла 1,5. Ответ
представьте в мегаметрах в секунду (1 Мм/с = 106 м/с).
3. Расстояние от собирающей линзы до предмета в три раза
больше фокусного расстояния. Определите увеличение
линзы.
4. Определите предельный угол полного внутреннего
отражения при падении светового луча на границу
раздела двух сред: вода-лед. Показатель преломления
воды
1,33,
показатель преломления льда
1,31.
Результат представьте в градусах и округлите до целого
числа.
5. Каков импульс фотона, энергия которого равна 610-19
Дж? Скорость света в вакууме 3108 м/с. Результат
представьте в единицах СИ.
6. Определите наибольший порядок спектра для желтой
линии излучения натрия с длиной волны 589 нм (1 нм =
10-9 м), если постоянная дифракционной решетки 2 мкм
(1 мкм = 10-6 м).
7. На дифракционную решетку с периодом 4 мкм падает
нормально монохроматический свет. Зрительная труба
спектрометра наведена на максимум третьего порядка.
Чтобы навести трубу на другой максимум того же
порядка, ее нужно повернуть на угол 60о. Определите
длину волны

света. Результат представьте в
-9
нанометрах (1 нм = 10 м) и округлите до целого числа.
Оптика. Световые кванты
Вариант 8
1. Чему равен угол преломления, если луч света падает на
плоскую границу раздела двух сред под предельным углом
полного внутреннего отражения, переходя из оптически более
плотной среды
в менее плотную? Ответ обоснуйте и
представьте в градусах.
2. Скорость распространения света в первой прозрачной среде
равна 2,25105 км/ч, а во второй 2105 км/ч. Луч света падает
на границу раздела этих сред под углом падения 30о и
переходит во вторую среду. Определите синус угла
преломления луча. Результат округлите до сотых.
3. Скорость распространения зеленого света в стекле равна 2105
км/с, а в вакууме 3105 км/с. Какова длина волны этого света
в стекле, если в вакууме она равна 500 нм? Ответ представьте
в нанометрах и округлите до целого числа.
4. Определите
предельный
угол
полного
внутреннего
отражения при падении луча света на границу раздела двух
сред: стекло-вода. Показатель преломления воды 1,33,
показатель преломления стекла 1,54. Результат представьте в
градусах и округлите до целого числа.
5. Длина
волны
красной
границы
фотоэффекта
для
9
металлической пластинки равна 290 нм (1 нм = 10
м).
Определите
работу
выхода
электрона
для
металла.
Постоянная Планка 6,631034 Джс, скорость света в вакууме
3108 м/с. Результат представьте в электрон-вольтах (1 эВ =
1,61019 Дж) и округлите до десятых.
6. Определите
импульс
фотонов,
излучаемых
радиопередатчиком, работающим на частоте
900 МГц.
-34
Постоянная Планка 6,6310 Джс, скорость света в вакууме
3108 м/с. Результат представьте в единицах СИ и округлите
до первой значащей цифры.
7. Для прекращения фотоэффекта при освещении некоторого
металла светом с длиной волны 6107 м
необходимо
приложить задерживающее напряжение 0,175 В. Определите
работу выхода электронов из этого металла. Постоянная
Планка 6,631034 Джс, скорость света
3108 м/с, заряд
электрона 1,61019 Кл. Результат представьте в электронвольтах (1 эВ = 1,610-19 Дж) и округлите до десятых.
Оптика. Световые кванты
Вариант 9
1. В точку Р на экране Э световые волны от
когерентных источников S1 и S2 приходят

с отставанием одна от другой на 2 , где  2
длина этих волн. Усиление (1) или
ослабление (2) света наблюдается в точке Р?
Ответ обосновать.
Р
S1
Э
S2
2. Во сколько раз скорость распространения света в веществе с
показателем преломления
1,5
больше, чем в среде с
показателем преломления 1,8? Скорость распространения
света в вакууме 3108 м/с. Ответ обосновать.
3. Определите угол отклонения красных лучей с длиной волны
0,7 мкм (1 мкм = 10-6 м)
в спектре первого порядка,
полученного с помощью дифракционной решетки, период
которой равен 0,01 мм. Результат представьте в градусах и
округлите до целого числа.
4. Под каким углом должен упасть луч света на стекло, чтобы
преломленный
луч
оказался
перпендикулярным
к
отраженному лучу? Абсолютный показатель преломления
стекла 1,5. Результат представьте в градусах и округлите до
целого числа.
5. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 400 нм
(1 нм = 10-9 м). Определите работу выхода электронов из этого
металла. Скорость света в вакууме 3108 м/с, постоянная
Планка 6,6310-34 Джс. Результат представьте в электронвольтах (1 эВ = 1.610-19 Дж) и округлите до целого числа.
6. Во
сколько
раз
масса
фотона,
соответствующего
инфракрасному свету с длиной волны 800 нм (1 нм = 10-9 м),
меньше
массы
фотона,
соответствующего
15
ультрафиолетовому свету с частотой 1,510 Гц?
7. На дне стеклянной ванны лежит зеркало, поверх которого
налит слой воды высотой 20 см. В воздухе на высоте 30 см
над поверхностью воды висит лампа. На каком расстоянии от
поверхности зеркала смотрящий в воду наблюдатель будет
видеть в нем изображение лампы? Показатель преломления
воды 1,33. Результат представьте в единицах СИ и округлите
до десятых.
Оптика. Световые кванты
Вариант 10
1. На
дифракционную
решетку
нормально
падает
монохроматический свет сначала с длиной волны 1, а
затем светом с длиной волны 2 (1 < 2). В каком случае
(1 или 2) угол наблюдения дифракционного максимума
первого порядка больше? Ответ обосновать.
2. Определите угол преломления светового луча при
падении из воздуха на поверхность стекла, если угол
падения
60о.
Абсолютный показатель преломления
стекла 1,5. Результат представьте в градусах и округлите
до целого числа.
3. На дифракционную решетку с периодом 10 мкм (1 мкм
= 10-6 м) нормально падает монохроматический свет с
длиной волны 600 нм (1 нм = 10-9 м). Определите угол
наблюдения,
соответствующий
второму
дифракционному максимуму. Результат представьте в
градусах и округлите до целого числа.
4. Расстояние от предмета до собирающей линзы в 5 раз
больше фокусного расстояния линзы. Определите
увеличение линзы.
5. Разность хода лучей двух когерентных источников света
с длиной волны 600 нм, сходящихся в некоторой точке,
равна 1,5 мкм. Усиление или ослабление света будет
наблюдаться в этой точке? Ответ обосновать.
6. Гелийнеоновый (He + Ne) газовый лазер, работающий в
непрерывном
режиме,
дает
излучение
монохроматического
света
с
длиной
волны
-9
630 нм
(1 нм = 10 м), развивая мощность 40 мВт.
Сколько фотонов излучает лазер за 1 с? Постоянная
Планка 6,6310-34 Джс, скорость света в вакууме 3108
м/с. Результат разделите на 1015 и округлите до целого
числа.
7. Собирающая линза увеличивает изображение предмета
в 4 раза. Если этот предмет отодвинуть на 10 см от
линзы, то увеличение уменьшится в
2
раза.
Изображение
в
обоих
случаях
действительное.
Определите фокусное расстояние линзы.
Результат
представьте в единицах СИ.
Оптика. Световые кванты
Вариант 11
1. Расстояние от собирающей линзы до предмета в три раза
больше фокусного расстояния. Определите увеличение
линзы.
2. Угол падения солнечного луча на поверхность воды
равен
45о.
Под каким углом к горизонту водолаз,
находясь под водой, будет видеть Солнце? Показатель
преломления воды 1,33. Ответ представьте в градусах и
округлите до целого числа.
3. Работа выхода электронов для натрия
410-19 Дж.
Определите частоту, соответствующую красной границе
фотоэффекта для этого металла. Постоянная Планка
6,6310-34 Джс. Результат представьте в терагерцах (1
ТГц = 1012 Гц) и округлить до целого числа.
4. Изображение предмета на матовом стекле фотоаппарата
с расстояния 14,9 м получилось высотой 30 мм, а с
расстояния 9 м  высотой 50 мм. Определите высоту
предмета. Результат представьте в единицах СИ и
округлите до сотых.
5. На дифракционную решетку с периодом 4 мкм падает
нормально монохроматический свет. Зрительная труба
спектрометра наведена на максимум третьего порядка.
Чтобы навести трубу на другой максимум того же
порядка, ее нужно повернуть на угол 60о. Определите
длину волны

света. Результат представьте в
-9
нанометрах (1 нм = 10 м) и округлите до целого числа.
6. Определите, при каком задерживающем напряжении
прекратится вырывание электронов из цезиевого катода,
освещенного светом с длиной волны 400 нм (1 нм = 109
м). Работа выхода электронов из цезия 3,21019 Дж.
Постоянная Планка равна
6,631034 Джс, скорость
света 3108 м/с, заряд электрона 1,61019 Кл. Результат
представьте в единицах СИ и округлите до десятых.
7. На расстоянии 1 м от собирающей линзы поставлен
подсвечивающий предмет. Если линзу передвинуть на
30 см от предмета, площадь резкого изображения
становится равной 9/16 площади предмета. Определите
оптическую силу линзы.
Результат представьте в
единицах СИ и округлите до десятых.
Оптика. Световые кванты
Вариант 12
1. Определите импульс фотона, соответствующий частоте
волны 1015 Гц.
Постоянная Планка 6,6310-34 Джс,
скорость света в вакууме 3108 м/с.
Результат
представьте в единицах СИ.
2. Каков импульс фотона, энергия которого равна 610-19
Дж? Скорость света в вакууме 3108 м/с. Результат
представьте в единицах СИ.
3. Определите наибольшую длину волны света, облучение
которым
поверхности
никеля
может
вызвать
фотоэффект. Работа выхода электронов для никеля 4,5
эВ (1 эВ = 1,610-19 Дж), постоянная Планка 6,6310-34
Джс, скорость света в вакууме 3108 м/с. Результат
представьте в нанометрах (1 нм = 10-9 м) и округлите до
целого числа.
4. Луч света падает на плоскопараллельную стеклянную
пластинку под углом 60o. Определите смещение луча
относительно
первоначального
направления,
если
толщина пластинки 3 см. Показатель преломления
стекла 1,5. Результат представьте в сантиметрах и
округлите до десятых.
5. Период дифракционной решетки равен 2,5 мкм (1 мкм
= 10-6 м). Сколько максимумов будет содержать спектр,
образующийся при падении на дифракционную решетку
плоской монохроматической волны длиной 500 нм (1
нм = 10-9 м)?
6. Красная граница фотоэффекта для вольфрама равна 275
нм (1 нм = 10-9 м). Определите максимальную
кинетическую энергию электронов, вырываемых из
вольфрама светом с длиной волны 175 нм. Постоянная
Планка 6,631034 Джс, скорость света в вакууме 3108
м/с. Результат представьте в электрон-вольтах (1 эВ =
1,610-19 Дж) и округлите до десятых.
7. От предмета высотой
20 см при помощи линзы
получили действительное изображение высотой 80 см.
Когда предмет передвинули на 5 см, то получили
действительное
изображение
высотой
40
см.
Определите фокусное расстояние линзы.
Результат
представьте в сантиметрах.
ОТВЕТЫ
по теме «Оптика. Световые кванты»
№ зад.
№ вар.
1
2
3
4
5
6
7
1
2
2
2
1
1
27
19
4
41
2
10
58
39
4,5
3,2
3
1
2
2
2,21·10-27
2
276
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
2φ
2v
h/2
90
1
2
0,5
1
2
2
200
0.44
1.2
35
58
2·10-27
4,3
нет
1,2
80
60
34
0.25
2,95
1,5
0,2
1,5
4
3
2,21·10-27
3
0,8F
0,1
0.5
333
4
7
604
276
9
74
579
667
1.9
0.6
0,4
1,8
20
mF
m 1
30
min
2,4
2·10-27
4.3
3
min
667
11
2·10-33
4
127
1,1
2,6