Задачник Кванта. Оптика геометрическая. Фотометрия. Условия задач 121 - 140 | FizPortal
Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 10 гостей.

Задачник Кванта

Оптика геометрическая. Фотометрия

121.Ф1387. Имеется набор из N собирающих линз с фокусным расстоянием 2F и N рассеивающих линз с фокусным расстоянием F. Линзы установили поочередно вдоль одной оси на расстоянии F друг от друга (рис.). Вдоль оси в систему входит параллельный пучок света диаметром D. Найдите диаметр выходящего пучка.


122.Ф1394. Наливая в стакан молоко, вы пролили часть его на клеенку и обнаружили, что под слоем молока еле заметен рисунок клеенки. Полагая, что молоко представляет собой взвесь маленьких шариков жира в воде, оцените размер этих шариков.

123.Ф1397. Цилиндр радиусом R = 5 см составлен из двух одинаковых полуцилиндров, изготовленных из стекла с коэффициентом преломления n = 2. Полуцилиндры соприкасаются своими плоскими поверхностями. Не отрывая плоскостей друг от друга, один из полуцилиндров поворачивают так, что угол между осевыми линиями половинок составляет 90°. Тонкий параллельный световой пучок направляют снаружи на выпуклую поверхность одного из полуцилиндров перпендикулярно плоскости соприкосновения половинок, причем продолжение пучка проходит через точку пересечения осей. Каким будет пучок на выходе из стекла? Во сколько раз увеличится его площадь поперечного сечения на расстоянии l = 1 м от системы?

124.Ф1407. Световод в форме усеченного конуса сделан из стекла, его боковая по-верхность посеребрена (для хорошего отражения лучей, падающих изнутри). Плоскости оснований конуса перпендикулярны его оси, их диаметры D и d, высота конуса Н (Н >> D >> d). На большее основание падает световой пучок, параллельный оси. Все ли падающие лучи после многократных отражений выйдут через плоскость меньшего основания?

125.Ф1427. Действительное изображение точечного источника получено в точке А при помощи тонкой линзы (рис.). Заменив эту линзу другой, но расположив ее в том же месте, получили изображение в точке Б. После этого первую линзу придвинули вплотную ко второй, и изображение переместилось в точку В. Определите построением положение источника.


126.Ф1436. Настраивая микроскоп, читатель журнала «Квант» обнаружил, что он четко видит обоими глазами изображение объекта, когда тот расположен на расстоянии d = 6,5 мм от объектива. Длина тубуса микроскопа L = 100 мм. Фокусное расстояние объектива F1 = 6 мм, окуляра F2 = 26 мм. Какие очки следует носить читателю?

127.Ф1437. Узкий пучок света диаметром d = 1 см падает перпендикулярно на экран. На пути пучка помещают прозрачный шар радиусом R = 20 см, сделанный из материала с коэффициентом преломления n = 2 (дорогая штука, между прочим! — Прим.ред,) Центр шара находится на оси пучка на расстоянии L = 1 м от экрана. Найдите диаметр пятна на экране.

128.Ф1446. На рисунке изображены главная оптическая ось собирающей линзы, положения ее фокусов и размеры самой линзы, а также точечный источник света А. Покажите хотя бы одну точку, из которой не видны ни источник, ни его изображение в линзе. Покажите также точку, из которой одновременно видны источник и его изображение.


129.Ф1467. Камера для фотометрических измерений выполнена в форме полой сферы. В центр сферы помещен точечный источник света, а на стенке камеры находится маленький датчик люксметра − прибора для измерения освещенности. В том случае, когда стенки камеры были оклеены черным бархатом, показания люксметра составляли Е1, когда стенки были покрыты белой бумагой, прибор показывал Е2. Найдите коэффициент отражения света для бумаги. Считайте, что коэффициент отражения не зависит от угла падения луча.

130.Ф1477. Световой поток от точечного источника света измеряют при помощи маленького фоточувствительного детектора, расположенного на расстоянии L = 0,1 м. Между источником и детектором помещают плоскопараллельную стеклянную пластинку так, что ее плоскость перпендикулярна прямой, соединяющей источник и детектор. Коэффициент преломления стекла n = 1,5. При какой толщине пластинки показания детектора останутся прежними? Стекло прозрачное, коэффициент отражения k, на границе стекло-воздух при нормальном падений лучей можно найти по формуле k = (n − 1)2/(n + 1)2.

131.Ф1487. Фотодиод площадью 0,5 мм2 расположен в фокусе линзы перпендикулярно главной оптической оси. С другой стороны линзы на этой оси находится точечный источник света. Во сколько раз изменится ток фотодиода при смещении источника от расстояния 1 м до расстояния 0,3 м? Диаметр линзы 1 см, фокусное расстояние 5 см. Ток фотодиода пропорционален световому потоку.

132.Ф1507. Тонкостенный кубический аквариум объемом V = 8 л заполнен до половины водой. В воду насыпают соль, в результате коэффициент преломления соленой воды на дне аквариума составляет no = 1,35 и убывает с высотой h по квадратичному закону: n = no − αh2, где α = 1 м–2. На боковую стенку аквариума падает параллельный световой пучок, перпендикулярный поверхности. На каком расстоянии от аквариума нужно поставить экран,, чтобы получить на нем максимально яркую световую полоску?

133.Ф1517. Симметричную рассеивающую линзу, оптическая сила которой –10 дптр, используют в качестве зеркала. При этом получаются два изображения удаленного предмета − размер одного в 2,5 раза больше другого. Определите по этим данным коэффициент преломления стекла, из которого сделана линза, и радиус кривизны поверхности линзы.

134.Ф1527. Длинный узкий коридор освещается длинным рядом одинаковых ламп, висящих у потолка на одинаковых расстояниях друг от друга. В одной половине коридора лампы горят, в другой половине кто-то их вывинтил и унес (не горят). В той части коридора, где лампы горят, освещенность на полу изменяется от максимального значения Io точно под лампой до I1 = 0,96Io посредине между лампами (освещенность измеряется на полу вдоль серединной оси, вдали от концов гирлянды ламп). Отражения света от стен и потолка нет. Освещенность точно под крайней лампой составляет 0,6Io. а) Найдите максимальную освещенность на полу в том случае, когда останется только одна горящая лампа, б) Какой станет максимальная освещенность на полу, если поставить горящие лампы вдвое чаще? Чему будет в этом случае равна освещенность в точках пола между горящими лампами? в) Какой стала бы максимальная освещенность при увеличении вдвое расстояния между лампами и полом?

135.Ф1547. На плоскую поверхность плосковогнутой линзы с фокусным расстоянием –10 см падает вдоль главной оптической оси тонкий однородный пучок света. Диаметр пучка 0,1 см, мощность в пучке 100 Вт. Оцените величину силы, действующей на линзу. Куда направлена эта сила? Поглощением света в линзе пренебречь. Как изменится ответ, если в линзе поглощается 0,1 % падающей мощности света?

136.Ф1582. Источник света представляет собой тонкую нить длиной L = 10 см, расположенную на главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 5 см. Ближний конец нити находится на расстоянии а = 10 см от линзы, диаметр линзы D = 1 см. Найдите минимальный размер освещенного пятна на экране, помещенном с другой стороны линзы перпендикулярно ее главной оптической оси.

137.Ф1592. На оси длинной трубы с зеркальной внутренней поверхностью находятся изотропный точечный источник света и полностью поглощающий падающий свет шарик радиусом 1 см. Центр шарика отстоит на расстояние 2 см от источника. Каким должен быть внутренний радиус трубы, чтобы шарик поглощал ровно половину испускаемой источником энергии?

138.Ф1682. В половине шара радиусом R из прозрачного стекла с коэффициентом преломления n = 2 сделано симметричное сферическое углубление так, что толщина стекла на линии центров сфер составляет R/2 (рис.). Точечный источник света помещен в точке А (в центре внешней сферической поверхности). Где его видит наблюдатель, глаз котоpoгo находится вдали па линии центров сферических поверхностей?


139.Ф1687. Точечный источник света двигается с постоянной скоростью vo по прямой, составляющей небольшой угол α с главной оптической осью собирающей линзы. Траектория источника пересекается с упомянутой осью на двойном фокусном расстоянии от линзы. Найдите минимальную скорость изображения в линзе относительно движущегося источника.

140.Ф1712. Плосковыпуклая линза сделана из стекла с коэффициентом преломления n = 1,5 и имеет диаметр D = 5 см. Радиус выпуклой сферической поверхности R = 5 см. На плоскую поверхность линзы вдоль ее главной оптической оси падает широкий параллельный пучок лучей. Определите размер пятна на экране, расположенном за линзой перпендикулярно падающему пучку. Положение экрана было выбрано по минимальному размеру светлого пятна при узком (ограниченном диафрагмой) пучке лучей вдоль главной оптической оси.