Вопросы к экзамену для ФС и ФР «ФИЗИКА»
1. Основные законы геометрической оптики. Абсолютный и относительный показатель преломления среды. Скорость распространения света.
2. Изображение в плоском зеркале. Тонкие линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в линзах.
3. Свет как электромагнитная волна. Свойства электромагнитных волн. Фазовая и групповая скорости. Скорость распространения света в среде и в вакууме.
4. Интерференция света. Понятие когерентности. Методы наблюдения интерференции.
5. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Виды дифракции.
6. Дифракция на щели и на диске. Условие минимумов и максимумову в дифракционной картине.
7. Дифракционная решетка. Основное уравнение дифракционной решетки. Зависимость дифракционной картины от числа N щелей в решетке.
8. Поперечность световых волн. Поляризация света. Методы наблюдения.
9. Поляризация электромагнитных волн при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
10. Дисперсия света. Нормальная и аномальная диспепсии.
11. Поглощение света, закон Бугера, рассеяние света.
12. Спектральные серии атомов. Спектральный анализ. Пример.
13. Оптические явления, не обьясняемые волновой теорией света. Противоречия волновых представлений о свете.
14. Законы теплового излучения и квантовая гипотеза Планка.
15. Квантовая природа света. Формула Планка.
16. Фотоэффект. Виды. ВАХ. Формула Эйнштейна для фотоэффекта.
17. Эффект Комптона. Вывод формулы для угла рассеяния.
18. Основные фотометрические величины (энергетический поток, сила света, светимость и яркость, освещенность). Понятие телесного угла.
19. Законы теплового излучения тел (Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина)
20. Закономерности атомных спектров. Модель атома Томсона.
21. Опыты Резерфорда по рассеянию α – частиц. Модель атома по Резерфоду и Бору.
22. Постулаты Бора, элементарная боровская теория водородоподобных атомов.
23. Гипотеза де Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм частиц.
24. Элементы квантовой механики. Принцип неопределенности (соотношение Гейзенберга). Уравнение Шредингера.
25. Состав и характеристики атомного ядра, масса и энергия связи ядра. Модели атомного ядра, ядерные силы.
26. Элементарные частицы, классификация, основные характеристики. Фермионы и бозоны.
Практические вопросы и задания к билетам.
1. Широкий пучок параллельных лучей света, входя под углом в воду, расширяется. Объясните.
2. Чему равен угол преломления при нормальном падении луча на границу раздела двух сред?
3. Начертите ход лучей и объясните, почему палка, частично погруженная в воду, кажется изломанной в том месте, где она входит в воду.
4. Может ли луч света испытать полное внутреннее отражение, падая на гладкую поверхность воды под прямым углом?
5. Если вы смотрите из-под воды в бассейне на предмет, находящийся в воздухе, то будут ли размеры предмета казаться такими же, как и в случае, когда вы смотрите на него, находясь в воздухе? Объясните.
6. Может ли рассеивающая линза при каких-либо условиях создавать действительное изображение? Объясните.
7. Чем толще двояковыпуклая линза в центре по сравнению с краями, тем короче фокусное расстояние линзы при заданном ее диаметре. Объясните.
8. Линза изготовлена из материала с показателем преломления n=1,3. В воздухе она действует как собирающая линза. Будет ли она собирающей, если ее поместить в воду?
9. Можно ли спроецировать действительное изображение на экран? А мнимое изображение? Можно ли сфотографировать эти изображения?
10. Зависит ли фокусное расстояние линзы от окружающей ее среды? Объясните.
11. Какое изображение образуется на сетчатой оболочке человеческого глаза: прямое или перевернутое? Что следует из этого для нашего восприятия объектов?
12. В недорогих микроскопах изображение обычно бывает окрашенным по краям. Почему?
13. Какие из аберраций, присущих простым линзам, отсутствуют (или сильно ослаблены) у человеческого глаза?
14. Объясните, почему хроматическая аберрация наблюдается у тонких линз, но отсутствует у зеркал?
15. Применим ли принцип Гюйгенса к звуковым волнам? К волнам на поверхности воды?
16. Почему свет иногда описывают как лучи, иногда как волны?
17. Почему интерференция от двух щелей служит более убедительным подтверждением волновой теории света, чем дифракция?
18. Какой должны быть разность хода двух лучей, чтобы их интерференция была ослабляющей?
19. Почему не возникает интерференционной картины от двух фар удаленной автомашины?
20. Объясните, почему, проходя через плоское оконное стекло, белый свет не разлагается на составные цвета, как при прохождении призмы?
21. Насколько различаются фокусные расстояния собирающей линзы для красного и для фиолетового цветов?
22. Почему интерференционные полосы хорошо различимы только в тонких пленках, например, в мыльных пузырях, и не наблюдаются, например, в случае толстого куска стекла?
23. Почему по мере удаления от центра кольца Ньютона располагаются все более тесно?
24. Держа руку вблизи глаза, сфокусируйте зрение через узкую щель между двумя пальцами на далеком источнике света. Опишите картину, которую вы увидите. Какая это дифракция – Френеля или Фраунгофера?
25. Как сказывается в случае дифракции Фраунгофера на одной щели увеличение а) ширины щели; б) длины волны?
26. Опишите дифракционную картину, возникающую при освещении белым светом одной щели шириной а) 50 нм; б) 50 000 нм.
27. Обсудите, в чем сходство и различие между дифракцией Френеля и Фраунгофера на одной щели. Совпадают ли основные принципы? В чем могутразличаться дифракционные картины?
28. Как скажется в эксперименте с двумя щелями при учете как дифракции, так и интерференции увеличение а) длины волны; б) расстояния между щелями; в) ширины щели?
29. Обсудите сходство и различие между интерференцией и дифракцией.
30. Ограничивает ли дифракция изображения, создаваемые а) сферическими зеркалами; б) плоскими зеркалами?
31. Сказываются ли дифракционные эффекты на качестве мнимых изображений? А действительных?
32. Почему оптический микроскоп не позволяет наблюдать молекулы и клетки?
33. Атомы имеют диаметр порядка 10-8 см. Можно ли, используя видимый свет, визуально наблюдать атом? Объясните, почему можно или нельзя.
34. Какой цвет обеспечивает наилучшую разрешающую способность оптического микроскопа?
35. При использовании монохроматического света влияет ли его цвет на разрешающую способность микроскопа? Объясните.
36. Можно ли дифракционную решетку называть интерференционной решеткой? Аргументируйте ответ.
37. В чем преимущество для интерференционной решетки а) большого числа щелей; б) малого периода решетки?
38. Объясните, почему при освещении дифракционной решетки монохроматическим светом между главными пиками возникают слабые вторичные пики. Почему вторичные пики такие слабые?
39. Какой вывод о природе света можно сделать на основании поляризации?
40. Чем поляризатор отличается от анализатора?
41. Как определить, обладают ли стекла солнцезащитных очков поляризующим действием?
42. Солнечный свет не проходит через два поляроида, если их оси скрещены под прямыми углами. Что произойдет, если между этими поляроидами поместить третий, ось которого образует с осями двух других поляроидов угол 450?
43. Какой цвет имело бы небо, если бы у Земли не было атмосферы?
44. Хорошим приближением к абсолютно черному телу может служить небольшое отверстие в замкнутой полости. Объясните.
45. Покажите, что постоянная Планка измеряется в тех же единицах, что и момент импульса.
46. Объясните, почему существование граничной частоты фотоэффекта свидетельствует в большей мере в пользу корпускулярной, чем волновой теории света.
47. Почему мы говором, что свет обладает волновыми свойствами? Почему мы говорим, что свет обладает корпускулярными свойствами?
48. Почему мы говорим, что электроны обладают волновыми свойствами? Почему мы говорим, что электроны обладают корпускулярными свойствами?
49. Чем фотон отличается от электрона? Перечислите подробно все различия.
50. Может ли дебройлевская длина волны какой-нибудь частицы быть больше размеров самой частицы? А меньше? Существует ли прямая взаимосвязь между размерами частицы и ее дебройлевской длиной волны?
51. Что удерживает электроны и не позволяет им разлетаться в планетарной модели атома Резерфорда?
52. Какие среды испускают линейчатый спектр: а) газы; б) жидкости; в) твердые тела? Какие вещества испускают непрерывный спектр?
53. Укажите различия между моделью атома Резерфорда и теорией Бора.
54. Объясните, почему, чем массивнее тело, тем легче предсказать его положение.
55. Используя принцип неопределенности, объясните, почему бейсбольный мяч имеет точно определенные положение и скорость, а положение и скорость электрона нельзя одновременно точно измерить.
56. В чем ньютоновская механика противоречит квантовой механике?
57. Чем отличается строение атома по Бору от строения атома согласно квантовой механики?
58. Сравните спонтанное и вынужденное излучение.
59. Чем лазерное излучение отличается от обычного света? Что между ними общего?
60. Откуда мы знаем о существовании сильного (ядерного) взаимодействия?
61. Почему массы многих элементов отличаются от целых чисел?
62. Укажите как можно больше различий между α -, β - и γ - излучениями.
63. Энергия деления ядер проявляется в форме тепловой энергии чего?
64. Источником световой энергии, излучаемой Солнцем и звездами, служит ядерный синтез. Какие условия в недрах звезд делают возможным протекание термоядерного синтеза?
65. Почему нейтрон распадается за счет слабого взаимодействия, хотя и сам нейтрон, и один из продуктов его распада (протон) участвуют в сильном взаимодействии?
66. В каких из четырех взаимодействий (сильном, электромагнитном, слабом, гравитационном) участвуют электрон? нейтрино? протон?