Учебно-методический комплекс дисциплины «физика 2» для специальности «5В070200» автоматизация и управление
Классификация элементарных частиц. Кварки
жүктеу/скачать 7.1 Mb.
|
Классификация элементарных частиц. Кварки
Подобно странности и четности, очарование сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях, но не сохраняется в слабых. Закон сохранения очарования объясняет относительно долгое время жизни J/-мезона. Основные характеристики с-кварка приведены в таблице. Таблица 
Практические и лабораторные занятия ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ Оптическая длина пути. Оптическая разность хода 1. На пути пучка света поставлена стеклянная (n = 1,5) пластинка толщиной d = 1 мм так, что угол падения луча α = 30°. На сколько изменится оптическая длина пути светового пучка? [Ответ: 550 мкм]. 2. Сколько длин волн монохроматического света с частотой колебаний ν = 1,5*1014 Гц уложится на пути длиной l = 1,2 мм: 1) в вакууме; 2) в стекле? Показатель преломления стекла пст = 1,50. [Ответ: 1) 2000; 2) 3000]. 3. Определить длину l отрезка, на котором укладывается столько же длин волн в вакууме, сколько их укладывается на отрезке l1 = 3 мм в воде. [Ответ: 4 мм]. 4. Какой длины l путь пройдет фронт волны монохроматического света в вакууме за то же время, за какое он проходит путь длиной l = 1 м в воде? Показатель преломления воды п = 1,33. [Ответ: 1,33 м]. 5. На пути световой волны, идущей в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной Һ = 1 мм. На сколько изменится оптическая длина пути, если волна падает на пластинку нормально? [Ответ: 0,5 мм]. 6. 14.6. На пути монохроматического света с длиной волны λ = 0,6 мкм находится плоскопараллельная стеклянная пластинка толщиной d = 0,1 мм. Свет падает на пластинку нормально. На какой угол следует повернуть пластинку, чтобы оптическая длина пути изменилась на λ/2? Показатель преломления стекла п = 1,50. Указание: при решении задачи угол поворота пластинки считать малым.[Ответ: 1,72°]. 7. Два параллельных световых пучка, расстояние между которыми 2 см, падают на стеклянную призму перпендикулярно одной из ее граней и параллельно ее основанию. После преломления лучи выходят из призмы через вторую боковую грань. Найти оптическую разность хода световых волн после преломления их призмой (п стекла равен 1,50). Преломляющий угол призмы (угол при вершине) Ө = 30°. [Ответ: 0,204 см]. 8. На мыльную пленку толщиной 0,1 мм падает монохроматический свет (λ = 500 нм). Угол падения равен 30°. Определить в длинах полуволн (λ/2) разность хода лучей, возникающую в пленке при наблюдении в отраженном свете. Показатель преломления воды п = 1,33. [Ответ: 985]. 9. Оптическая разность хода двух интерферирующих волн монохроматического света равна 0,3а. Определить разность фаз Δφ. [Ответ: 0,6л]. 10. 14.10. На экране наблюдается интерференционная картина от двух когерентных источников света с длиной волны λ = 480 нм. Когда на пути одного из пучков поместили тонкую пластинку из плавленого кварца с показателем преломления п = 1,46, интерференционная картина сместилась на k = 65 полос. Определить толщину кварцевой пластинки. [Ответ: 67,8 мкм]. 11. В опыте с интерферометром Майкельсона для смещения интерференционной картины на 500 полос потребовалось переместить зеркало на расстояние 0,161 мм. Найти длину волны падающего света. [Ответ: 644 нм]. 12. В опыте с интерферометром Майкельсона был использован источник света с λ = 600 нм. Зеркало переместили на 0,12 мм. На сколько полос сместилась интерференционная картина? [Ответ: 400]. 13. Для измерения показателя преломления аммиака в одно из плеч интерферометра Майкельсона поместили откачанную трубку длиной l = 14 см. Концы трубки закрыты плоскопараллельными стеклами. При заполнении трубки аммиаком интерференционная картина для длины волны λ = 590 нм сместилась на 180 полос. Найти показатель преломления аммиака. [Ответ: 1,00038]. 14. В интерферометре Жамена помещены две одинаковые трубки с воздухом (показатель преломления воздуха равен 1,000292). При замене одной из них такой же трубкой с кислородом (показатель преломления кислорода равен 1,000272) интерференционная картина сместилась на четыре полосы при λ = 500 нм. Определить длину трубки. [Ответ: 10 см]. 15. В оба пучка света интерферометра Жамена были помещены цилиндрические трубки длиной l = 10 см, закрытые с обоих концов плоскопараллельными прозрачными пластинками, воздух из трубок был откачан. При этом наблюдалась интерференционная картина в виде светлых и темных полос. В одну из трубок был впущен водород, после чего интерференционная картина сместилась на k = 25 полос. Найти показатель преломления водорода. Длина волны света равна 560 нм. [Ответ: 1,00014]. 16. На пути одного из интерферирующих лучей помещают тонкую пленку толщиной 5 мкм с показателем преломления n = 1,6. Определить, на сколько полос сместится интерференционная картина при освещении пластинки светом с длиной волны λ = 600 нм.[Ответ: 5]. 17. Какой должна быть толщина пластинки с показателем преломления n = 1,5, если с введением ее на пути одного из интерферирующих лучей (λ = 500 нм) интерференционная картина смещается на 6 полос? [Ответ: 6 мкм]. 18. Для определения показателя преломления гелия в интерферометре Жамена на пути лучей света (λ = 520 нм) поставлены два одинаковых стеклянных цилиндра длиной 15 см. В одном из них водород (показатель преломления водорода п = 1,000139), а в другом — гелий. Определить показатель преломления гелия, если интерференционная картина сместилась на 30 полос, соответствующих максимуму интерференции света. [Ответ: 1,000135]. 19. В опыте Юнга вначале берется свет с длиной волны λ1 = 600 нм, а затем — λ2. Какова длина волны λ2, если седьмая светлая полоса в первом случае совпадает с десятой темной во втором? [Ответ: 400 нм]. 20. В опыте Юнга отверстия освещались монохроматическим светом с длиной волны λ = 600 нм. Расстояние между отверстиями d = 1 мм, а расстояние от отверстий до экрана 3 м. Найти положение трех первых светлых полос. [Ответ: 1,8 мм; 3,6 мм; 5,4 мм]. 21. Расстояние от щелей до экрана в опыте Юнга равно 1 м. Определить расстояние между щелями, если на отрезке длиной 1 см укладывается 11 темных интерференционных полос. Длина волны λ = 0,7 мкм. [Ответ: 0,7 мм]. 22. В опыте Юнга на пути одного из интерферирующих лучей помещалась тонкая стеклянная пластинка, вследствие чего центральная светлая полоса смещалась в положение, первоначально занятое пятой светлой полосой (не считая центральной). Луч падает на пластинку перпендикулярно. Показатель преломления пластинки n = 1,5. Длина волны λ= 600 нм. Какова толщина пластинки? [Ответ: 6 мкм]. 23. Расстояние d между двумя когерентными источниками света (λ = 0,5 мкм) равно 0,1 мм. Расстояние b между интерференционными полосами на экране в средней части интерференционной картины равно 1 см. Определить расстояние l от источников до экрана. [Ответ: 2 м]. 24. В опыте Юнга на пути одного луча помещалась тонкая стеклянная пластинка с показателем преломления n = 1,5 толщиной Һ = 12 мкм. На пути другого помещалась пластинка такой же толщины, но из другого материала. Обе пластинки располагались перпендикулярно лучам. Определить показатель преломления второй пластинки, если известно, что при освещении светом с длиной волны λ = 0,6 мкм пластины вызвали смещение интерференционной картины на четыре полосы. [Ответ: 1,7]. 25. В опыте Юнга расстояние между щелями равно 1,2 мм; источники посылают свет с длиной волны λ= 0,57 мкм. На расстоянии l = 3 м от щелей помещен экран. Определить общее число светлых интерференционных полос, расположенных на расстоянии 1 см от середины экрана. [Ответ: 7]. 26. Угол между зеркалами Френеля 179°45'. Источник монохроматического света расположен на расстоянии 10 см от зеркал, а картина интерференции рассматривается на экране, расположенном на расстоянии 120 см от линии пересечения зеркал. Ширина интерференционных полос 0,1 см. Определить длину волны монохроматического света. [Ответ: 670 нм]. 27. В опыте с зеркалами Френеля расстояние d между мнимыми изображениями источника света равно 0,5 мм, расстояние l от них до экрана равно 3 м. Длина волны λ = 0,6 мкм. Определить ширину b полос интерференции па экране. [Ответ: 3,6 мм]. 28. В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника света было равно 0,5 мм; расстояние до экрана 5 м. В зеленом свете получились интерференционные полосы на расстоянии 5 мм друг от друга. Найти длину волны зеленого света. [Ответ: 0,5 мкм]. 29. Зеркала Френеля расположены так, что ребро между ними находится на расстоянии 180 см от параллельной ему щели и на расстоянии 180 см от экрана. Какой угол должен быть между зеркалами, чтобы на экране расстояние от первой до пятой темной полосы равнялось 14 мм при освещении красным светом (λ = 700 нм)? [Ответ: 5*10-5 рад]. 30. Определить расстояние х между центром интерференционной картины и пятой светлой полосой в установке с зеркалами Френеля, если угол а между зеркалами Френеля равен 20', расстояние от источника света до ребра пересечения зеркал r = 10 см; расстояние от ребра пересечения до экрана l0 — 1м для длины волны λ = 589 нм. Интерферирующие лучи падают на экран приблизительно перпендикулярно. [Ответ: 2,8 мм]. Интерференция световых волн в тонких пленках 1. На тонкую молочную пленку (n = 1,33) падает параллельный пучок белого света. Угол падения α = 52°. При какой толщине пленки отраженный свет наиболее сильно окрашен в желтый цвет (λ = 0,6 мкм)? [Ответ: 0,14(1 + 2k) мкм, где k = 0, 1, 2, ...]. 2. Найти минимальную толщину молочной пленки с показателем преломления 1,33, при которой свет с длиной волны λ1 = 0,64 мкм испытывает максимальное отражение, а свет с длиной волны λ2 = 0,40 мкм не отражается совсем. Угол падения света α = 45°. [Ответ: 0,71 мкм]. 3. На мыльную пленку (n = 1,33) падает белый свет под углом 45°. При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут окрашены в желтый цвет (λ = 0,6 мкм)? [Ответ: 0,13 мкм]. 4. На тонкую пленку в направлении нормали к ее поверхности падает монохроматический свет с длиной волны λ = 500 нм. Отраженный от нее свет максимально усилен вследствие интерференции. Определить минимальную толщину пленки, если показатель преломления материала пленки n = 1,4. [Ответ: 89 нм]. 5. На стеклянную пластину нанесен тонкий слой прозрачного вещества с показателем преломления n = 1,3. Пластинка освещена параллельным пучком монохроматического света с длиной волны λ = 640 нм, падающим на пластину нормально. Какую минимальную толщину должен иметь слой, чтобы отраженный пучок имел наименьшую яркость? [Ответ: 123 нм]. 6. Пучок белого света падает нормально на стеклянную пластинку, толщина которой d = 0,4 мкм. Показатель преломления стекла n — 1,5. Какие длины волн, лежащие в пределах видимого спектра (λ = 0,4 ÷ 0,7 мкм), усиливаются в отраженном пучке? [Ответ: 480 нм]. 7. Определить показатель преломления пленки с максимальной толщиной d = 0,115 мкм, при нанесении которой на поверхность стеклянного объекта (nст, = 1,5) произойдет ослабление отраженного света. Ослабление света необходимо получить для волны λ = 600 нм. Рассмотреть два случая: 1) показатель преломления пленки более 1,5; 2) показатель преломления пленки менее 1,5. [Ответ: 1) 2,6; 2) 1,3]. 8. 14.52. Мыльная пленка, расположенная вертикально, образует клин. Интерференция наблюдается в отраженном свете через красное стекло (λ1 = 0,631 мкм). Расстояние между соседними красными полосами при этом равно 3 мм. Затем эта же пленка наблюдается через синее стекло (λ2 = 0,4 мкм). Найти расстояние между соседними синими полосами. Свет падает на пленку нормально. [Ответ: 1,9 мм]. 9. На тонкий стеклянный клин (n = 1,5) в направлении нормали к его поверхности падает монохроматический свет (λ = 600 нм). Определить угол между поверхностями клина, если расстояние b между смежными интерференционными минимумами в отраженном свете равно 4 мм. [Ответ: 10,3"]. 10. На стеклянный клин падает нормально пучок света (λ = 0,582 мкм). Угол клина равен 20". Какое число темных интерференционных полос приходится на единицу длины клина? Показатель преломления стекла равен 1,5. [Ответ: 5]. 11. Между двумя плоскопараллельными стеклянными пластинами положили очень тонкую проволочку, расположенную параллельно линии соприкосновения пластинок и находящуюся на расстоянии l = 75 мм от нее. В отраженном свете (λ = 0,5 мкм) на верхней пластинке видны интерференционные полосы. Определить диаметр d поперечного сечения проволочки, если на протяжении а = 30 мм насчитывается n = 16 светлых полос. [Ответ: 10 мкм]. 12. Между плоскопараллельными пластинами установлена тонкая проволочка так, что образовался тонкий клин. Расстояние от проволочки до вершины клина 5 см. При освещении пластин в отраженном свете наблюдаются темные полосы через 2 мм. Определить длину волны падающего света, если диаметр проволочки 6 мкм. [Ответ: 480 нм]. 13. Две плоскопараллельные стеклянные пластинки приложены одна к другой так, что между ними образовался воздушный клин с углом Ө, равным 30". На одну из пластинок падает нормально монохроматический свет (λ = 0,6 мкм). На каких расстояниях l1 и l2 от линии соприкосновения пластинок будут наблюдаться в отраженном свете первая и вторая светлые полосы (интерференционные максимумы)? [Ответ: 1 мм; 3,1 мм]. 14. Для определения толщины тонкой проволочки ее поместили между плоскопараллельными пластинками так, что образовался воздушный клин. Расстояние от вершины клина до проволочки 10 см. При освещении клина в Отраженном свете (λ = 600 нм) наблюдаются светлые полоты через 3 мм. Найти толщину проволоки. [Ответ: 10 мкм]. 15. Две плоскопараллельные стеклянные пластинки (n = 1,5) образуют клин с углом Ө = 30". Пространство между пластинками заполнено глицерином (n = 1,47). На Клин нормально к его поверхности падает пучок монохроматического света с длиной волны λ = 500 нм. В отраженном свете наблюдается интерференционная картина. Какое число темных интерференционных полос приходится пи 1 см длины клина? [Ответ: 8,55]. 16. Окисная пленка (п = 1,3) образует клин. Интерференция наблюдается в отраженном свете через красное стекло (λ1 = 600 нм). Расстояние между соседними полосами при этом равно 3 мм. Затем пленка наблюдается через синее стекло. Расстояние между полосами стало 2 мм. Считая, что свет падает нормально, найти длину волны λ2 синего света. [Ответ: 400 нм]. 17. Расстояние между вторым и первым темными кольцами Ньютона в отраженном свете равно 1 мм. Определить расстояние между десятым и девятым кольцами. [Ответ: 0,39 мм]. 18. Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом. Наблюдение ведется в отраженном свете. Радиусы двух соседних темных колец равны соответственно 4 мм и 4,38 мм. Радиус кривизны линзы равен 6,4 м. Найти порядковые номера колец и длину волны падающего света. [Ответ: 5; 6; 0,5 мкм]. 19. Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину слоя воздуха там, где в отраженном свете (λ = 0,6 мкм) видно первое светлое кольцо Ньютона. [Ответ: 0,15 мкм]. 20. 14.64. Кольца Ньютона образуются между плоским стеклом и линзой с радиусом кривизны 8,6 м. Монохроматический свет падает нормально. Диаметр четвертого темного кольца (считая центральное темное пятно за нулевое) равен 9 мм. Найти длину волны падающего света. [Ответ: 589 нм]. 21. Расстояние между пятым и двадцать пятым светлыми кольцами Ньютона равно 9 мм. Радиус кривизны линзы R= 15 м. Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку. Наблюдение проводится в отраженном свете. [Ответ: 675 нм]. 22. Диаметры d1 и d2 двух светлых колец Ньютона соответственно равны 4 мм и 4,8 мм. Порядковые номера колец не определялись, но известно, что между двумя измеренными кольцами расположено три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете (λ = 500 нм). Найти радиус кривизны плосковыпуклой линзы, взятой для опыта. [Ответ: 0,84 м]. 23. Найти расстояние между третьим и шестнадцатым темными кольцами Ньютона, если расстояние между вторым и двадцатым темными кольцами равно 4,8 мм. Наблюдение проводится в отраженном свете. [Ответ: 3,56 мм]. 24. Между стеклянной пластиной и лежащей на ней плосковыпуклой линзой налита жидкость, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Радиус восьмого темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете (λ = 700 нм) равен 2 мм. Радиус кривизны выпуклой поверхности линзы равен 1 м. Найти показатель преломления жидкости. [Ответ: 1,4]. 25. Установка для получения колец Ньютона освещается светом от ртутной дуги, падающим нормально. Наблюдение производится в проходящем свете. Какое по порядку светлое кольцо, соответствующее линии λ1 = 579,1 нм, совпадает со следующим светлым кольцом, соответствующим линии λ2 = 577 нм? [Ответ: 275]. 26. На установке для наблюдения колец Ньютона был измерен в отраженном свете радиус третьего темного кольца (k = 3). Когда пространство между плоскопараллельной пластиной и линзой заполнили жидкостью, то тот же радиус стал иметь кольцо с номером на единицу большим. Определить показатель преломления жидкости. [Ответ: 1,33]. 27. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны λ= 0,6 мкм, падающим нормально. Найти толщину воздушного слоя между линзой и стеклянной пластинкой в том месте, где наблюдается четвертое темное кольцо в отраженном свете. [Ответ: 1,2 мкм]. 28. Кольца Ньютона наблюдаются с помощью двух одинаковых плосковыпуклых линз радиусами кривизны R1 = R2 = 1 м, сложенных вплотную выпуклыми поверхностями (плоские поверхности линз параллельны). Определить радиус второго светлого кольца, наблюдаемого в отраженном свете (λ = 660 нм) при нормальном падении света на поверхность верхней линзы. [Ответ: 0,7 мм]. 29. Установка для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете освещается монохроматическим светом λ = 0,5 мкм, падающим нормально. Пространство между линзами и стеклянной пластинкой заполнено водой. Найти толщину слоя воды между линзой и стеклянной пластиной в том месте, где наблюдается третье светлое кольцо. [Ответ: 470 нм]. 30. Установка для наблюдения колец Ньютона в отраженном свете освещается монохроматическим светом, падающим нормально. После того как пространство между линзой и стеклянной пластинкой заполнили жидкостью, радиусы темных колец уменьшились в 1,25 раза. Найти показатель преломления жидкости. [Ответ: 1,56]. 1. Точечный источник света (λ = 0,5 мкм) расположен на расстоянии а = 1 м перед диафрагмой с круглым отверстием диаметра d = 2 мм. Определить расстояние b от диафрагмы до точки наблюдения, если отверстие открывает три зоны Френеля. [Ответ: 2 м]. 2. Определить радиус третьей зоны Френеля, если расстояния от точечного источника света (λ = 0,6 мкм) до волновой поверхности и от волновой поверхности до точки наблюдения равны 1,5 м. [Ответ: 1,16 мм]. 3. На диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 5 мм падает нормально параллельный пучок света с длиной волны λ = 0,6 мкм. Определить расстояние от точки наблюдения до отверстия, если отверстие открывает: 1) две зоны Френеля; 2) три зоны Френеля. [Ответ: 1) 5,21 м; 2) 3,47 м]. 4. На экран с круглым отверстием радиусом r = 1,5 мм нормально падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны λ = 0,5 мкм. Точка наблюдения находится на оси отверстия на расстоянии b= 1,5 м от него. Определить число зон Френеля, укладывающихся в отверстии. [Ответ: 3]. 5. Перед диафрагмой с круглым отверстием радиусом r = 1 мм поместили точечный источник света (λ = 0,5 мкм). Найти расстояние b от диафрагмы до точки наблюдения, для которой число зон Френеля в отверстии n = 4. Расстояние от источника света до диафрагмы a = 1 м. [Ответ: 1 м]. 6. Радиус 4-й зоны Френеля для плоского волнового фронта r4 = 3 мм. Определить радиус 12-й зоны из той же точки наблюдения. [Ответ: к 5,1 мм]. 7. Вычислить радиус пятой зоны Френеля для плоского волнового фронта (λ = 0,5 мкм), если построение делается для точки наблюдения, находящейся на расстоянии b = 1 м от фронта волны. [Ответ: 1,58 мм]. 8. Радиус четвертой зоны Френеля для плоского волнового фронта равен 3 мм. Определить радиус шестой зоны Френеля. [Ответ: 3,69 мм]. 9. На диафрагму с круглым отверстием диаметром d — 4 мм падает нормально параллельный пучок лучей монохроматического света (λ = 0,5 мкм). Точка наблюдения находится на оси отверстия на расстоянии b = 1 м от него. Сколько зон Френеля укладывается в отверстии? Темное или светлое пятно получится в центре дифракционной картины, если в месте наблюдений поместить экран? [Ответ: 8 зон; темное пятно]. 10. 15.15. Плоская световая волна (λ = 0,5 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 1 см. На каком расстоянии b от отверстия должна находиться точка наблюдения, чтобы отверстие открывало: 1) одну зону Френеля; 2) две зоны Френеля? [Ответ:1) 50 м; 2) 25 м]. жүктеу/скачать 7.1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|