сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2327
i

Па­рал­лель­ный пучок бе­ло­го света па­да­ет на оп­ти­че­скую си­сте­му приз­ма  — со­би­ра­ю­щая линза. В фо­каль­ной плос­ко­сти линзы на экра­не видна ра­дуж­ная по­лос­ка. Рас­сто­я­ние от глав­ной оп­ти­че­ской оси до крас­ной зоны по­лос­ки с дли­ной 680нм  — 4мм, а до синей по­лос­ки с дли­ной волны 520нм  — 5мм. За­ви­си­мость по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния приз­мы от длины волны: n= левая круг­лая скоб­ка A плюс дробь: чис­ли­тель: B, зна­ме­на­тель: \lambda конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка . Най­ди­те ко­эф­фи­ци­ен­ты A и B. Оп­ти­че­ская сила линзы 5 дптр. Пре­лом­ля­ю­щий угол приз­мы  гамма =0.05рад.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Для каж­дой кон­крет­ной длины волны пучок будет от­кло­нять­ся приз­мой, а после про­хож­де­ния через линзу будет фо­ку­си­ро­вать­ся в точку в фо­каль­ной плос­ко­сти (если пре­не­бречь за­ви­си­мо­стью фо­кус­но­го рас­сто­я­ния линзы от длины волны). Для на­хож­де­ния по­ло­же­ния этой точки не­об­хо­ди­мо рас­смот­реть луч, про­хо­дя­щий через оп­ти­че­ский центр линзы. Ход таких лучей для крас­но­го и си­не­го цве­тов по­ка­зан на ри­сун­ке.

Обо­зна­чим как  альфа _с и  альфа _кр углы, ко­то­рые будут со­став­лять синий и крас­ный лучи с оп­ти­че­ской осью линзы после про­хож­де­ния приз­мы. Тогда можно за­пи­сать за­ко­ны пре­лом­ле­ния для таких лучей: n_с синус гамма = синус левая круг­лая скоб­ка гамма плюс альфа _с пра­вая круг­лая скоб­ка ,  n_кр синус гамма = синус левая круг­лая скоб­ка гамма плюс альфа _\text кр пра­вая круг­лая скоб­ка .

При­ни­мая во вни­ма­ние ма­лость угла  гамма , и, как след­ствие, углов  альфа _c и  альфа _\text кр

n_ c = дробь: чис­ли­тель: гамма плюс альфа _ c , зна­ме­на­тель: гамма конец дроби =1 плюс дробь: чис­ли­тель: альфа _ c , зна­ме­на­тель: гамма конец дроби , n_\text кр = дробь: чис­ли­тель: гамма плюс альфа _кр, зна­ме­на­тель: гамма конец дроби =1 плюс дробь: чис­ли­тель: альфа _кр, зна­ме­на­тель: гамма конец дроби .

Рас­смат­ри­вая па­де­ние лучей на экран, по­лу­чим

 дробь: чис­ли­тель: h_ c , зна­ме­на­тель: F конец дроби = тан­генс альфа _ c \approx альфа _ c ;  дробь: чис­ли­тель: h_ c , зна­ме­на­тель: F конец дроби = тан­генс альфа _ c .

Тогда

n_ c =1 плюс дробь: чис­ли­тель: h_ c , зна­ме­на­тель: F гамма конец дроби ; ана­ло­гич­но n_кр=1 плюс дробь: чис­ли­тель: h_кр, зна­ме­на­тель: F гамма конец дроби .

По усло­вию по­ка­за­те­ли пре­лом­ле­ния для си­не­го и крас­но­го цвета имеют вид

A плюс дробь: чис­ли­тель: B, зна­ме­на­тель: \lambda_c конец дроби =n_ c , A плюс дробь: чис­ли­тель: B, зна­ме­на­тель: \lambda_кр конец дроби =n_кp.

Вы­чис­лив раз­ни­цу по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния, по­лу­чим:

B левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: \lambda_c конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: \lambda_кр конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: h_c минус h_кр, зна­ме­на­тель: F гамма конец дроби , B= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка h_c минус h_кр пра­вая круг­лая скоб­ка \lambda_c \lambda_кр, зна­ме­на­тель: F гамма левая круг­лая скоб­ка \lambda_c минус \lambda_с пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: D левая круг­лая скоб­ка h_c минус h_кр пра­вая круг­лая скоб­ка \lambda_c \lambda_кр, зна­ме­на­тель: гамма левая круг­лая скоб­ка \lambda_c минус \lambda_с пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Ко­эф­фи­ци­ент A можно найти как:

 A=1 плюс D дробь: чис­ли­тель: h_c, зна­ме­на­тель: гамма конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: B, зна­ме­на­тель: \lambda_c конец дроби .

После под­ста­нов­ки чис­лен­ных зна­че­ний по­лу­ча­ем A=1,075,B=221 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка м.

 

Ответ: A=1,075,B=221 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка м.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Ис­поль­зо­ва­ние за­ко­на пре­лом­ле­ния4
При­бли­же­ние ма­ло­сти углов4
Си­сте­ма урав­не­ний на ко­эф­фи­ци­ен­ты A и B4
Ито­го­вые вы­ра­же­ния4
Чис­лен­ный ответ4
Мак­си­маль­ный балл20
Классификатор: Оп­ти­ка. Ход лучей в пло­ско­па­ралл. пла­сти­нах, в приз­мах