Решение. Первоначально в обеих кюветах находился воздух (n1=n2=nв)

Первоначально в обеих кюветах находился воздух (n₁=n₂=n_в). От источника света S до точки экрана O, расположенной симметрично относительно обеих кювет, обе световые волны проходят одинаковые расстояния (s₁=s₂). Поэтому вначале оптическая разность хода волн в точке O была равна нулю

.

Значит, в точке O находился центральный (нулевой) максимум (см. формулу (22)). После замены в одной из кювет воздуха на аммиак в точке экрана O будет располагаться не нулевой, а семнадцатый максимум, так как оптическая разность хода изменится на величину

.

Поскольку , а , то получается, что

.

Отсюда

.

Показатель преломления аммиака ненамного отличается от показателя преломления воздуха. Тем не менее, даже столь несущественное отличие можно обнаружить по смещению интерференционной картины и определить показатель преломления с помощью рефрактометра.

Задачи

Задача 1.

Определите объемную плотность энергии электрического поля в точке, расположенной посередине между электроном и протоном в атоме водорода. Радиус атома водорода равен 52 пм. Заряд электрона e= ─1,6×10^─19 Кл и по модулю равен заряду протона.

Указание: воспользуйтесь законом Кулона и принципом суперпозиции .

Задача 2. (С4.63)

Радиус круговой орбиты электрона в бетатроне (циклическом ускорителе элементарных частиц) равен 15 см. В конце цикла ускорения скорость электрона достигает значения 0,99995c (c – скорость света в вакууме). Найдите мощность излучения электрона в конце цикла ускорения.

Задача 3. (Т4.175)

В вакууме вдоль оси X распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности электрического поля равна волны 50 мВ/м. Определите интенсивность волны.

Задача 4.(Т4.172)

В вакууме вдоль оси Х распространяется плоская электромагнитная волна и падает по нормали на поверхность тела, полностью ее поглощающего. Амплитуда напряженности магнитного поля равна волны 0,15 А/м. Определите амплитуду напряженности электрического поля волны и среднее давление, оказываемого волной на тело.

Задача 5. (И4.258)

Считая, что частица имеет шарообразную форму и полностью поглощает весь падающий на нее свет, найдите радиус частицы, при котором ее гравитационное притяжение к Солнцу будет компенсироваться силой светового давления. Мощность излучения Солнца равна 4×10²⁶ Вт, плотность частицы 1 г/см³, масса Солнца 1,99×10³⁰ кг.

Задача 6. (И5.73)

В опыте Ллойда световая волна, исходящая непосредственно из источника S (узкой щели), интерферирует с волной, отраженной от зеркала (см. рис.). В результате на экране образуется система интерференционных полос. Расстояние от источника до экрана 1 м. При некотором положении источника ширина интерференционной полосы на экране равна 0,25 мм. После того как источник отодвинули от плоскости зеркала на 0,60 мм, ширина полос уменьшилась в 1,5 раза. Определите длину световой волны.

Задача 7. (Т5.84)

На щель шириной 0,1 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен параллельно щели на расстоянии 1 м. Определите ширину центрального дифракционного максимума и сравните ее с шириной щели.

Задача 8. (С5.93)

На щель шириной 0,2 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,5 мкм. Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен параллельно щели на расстоянии 1 м. Определите расстояние между серединами 1-го и 2-го дифракционных максимумов.

Задача 9. (И5.172)

Пучок естественного света падает на систему из шести поляризаторов, плоскость пропускания которых повернута на 30° относительно плоскости пропускания предыдущего поляризатора. Какая часть светового потока проходит через эту систему?

Задача 10. (И5.239)

В 1849 году Физо измерил скорость света. В его опыте свет проходил между зубцами вращающегося зубчатого колеса и, отразившись от зеркала, опять попадал на колесо. Расстояние между зубчатым колесом и зеркалом было равно 7,0 км, число зубцов 720. Два последовательных исчезновения света наблюдали при скоростях вращения колеса 283 об/с и 313 об/с. Найдите скорость света.

Задача 11. (И5.256)

Движения Земли по орбите приводит к тому, что видимое положение звезд на небосводе изменяется. Это явление, называемое аберрацией света, в 1727 году использовал английский астроном Бредли для определения скорости света. Найдите скорость света, если направление на звезду в плоскости эклиптики периодически меняется, и звезда совершает кажущиеся колебания в пределах угла 41¢¢. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 30 км/с.

Вопросы для самопроверки.

1. Что изучает классическая электродинамика? Кто являются основоположниками классической электродинамики?

2. В чем заключается концепция близкодействия?

3. Что в физике называют «полем»? Чем отличаются и чем схожи две формы материи: поле и вещество?

4. Запишите уравнения Максвелла и поясните их физический смысл.

5. Какие следствия вытекают из уравнений Максвелла?

6. Какова максимальная скорость распространения электромагнитных волн? В каких опытах определили ее значение?

7. Сформулируйте и запишите принцип суперпозиции электрических и магнитных полей.

8. Какие волны называют продольными, а какие поперечными?

9. К какому типу волн относится электромагнитная волна и почему?

10. Запишите выражение вектора Пойнтинга. Каков его физический смысл?

11. Какие теории о природе света существовали в XVII веке? Кто был родоначальником этих теорий? Кто впервые разложил белый свет в спектр?

12. Что доказал опыт Ж. Фуко и А. Физо?

13. Какие свойства света объясняются волновой теорией?

14. Дайте определение интерференции света. Что представляет собой интерференционная картина?

15. При каком условии наблюдается интерференция? Какие волны называют когерентными?

16. Дайте определение дифракции света.

17. Дайте определение плоскополяризованного света.

18. Чем естественный свет отличается от плоскополяризованного света? Почему обычный свет не обнаруживает асимметрии, несмотря на существование в световой волне выделенных направлений (направлений электрического и магнитного полей)?

19. Какое явление описывает закон Малюса? Поясните смысл входящих в выражение закона величин.

20. С помощью каких приборов можно наблюдать явления дифракции, интерференции и поляризации?

21. С чем связано явление аберрации света, в чем оно заключается?

22. Согласуется ли классическая электродинамика с принципом причинности?

Тема № 3.

Начала термодинамики. Основы статистической физики.