Энергия волны

Электромагнитные колебания и волны.

На рисунке представлена зависимость относительной амплитуды вынужденных колебаний силы тока в катушке индуктивностью 1мГн, включенной в колебательный контур.
Емкость конденсатора этого контура равна...

1) 100нф 2) 1нф 3) 0,1нф 4) 10нф

Решение: Из формулы для циклической частоты колебаний, происходящих в колебательном контуре, можно выразить Ф=1нФ, где - индуктивность катушки, - емкость катушки. Циклическую частоту колебаний определяем из графика, которая в момент амплитуды силы тока равна рад/с. Ответ: вариант 2.

Уменьшение амплитуды колебаний в системе с затуханием характеризуется временем релаксации. Если при неизменном омическом сопротивлении в колебательном контуре увеличить в 2 раза индуктивность катушки, то время релаксации…

1) уменьшится в 2 раза

2) увеличится в 2 раза

3) увеличится в 4 раза

4) уменьшится в 4 раза

Решение: Амплитуда затухающих колебаний экспоненциально убывает со временем: , где - начальная амплитуда, - коэффициент затухания. Коэффициент затухания определяется:, где - омическое сопротивление, - индуктивность катушки. Время релаксации - время, за которое амплитуда затухающих колебаний уменьшается в раз. Отсюда видно, что при неизменном омическом сопротивлении увеличить в 2 раза индуктивность катушки, то время релаксации увеличится в 2 раза. Ответ: вариант 2.  

На рисунке представлена мгновенная фотография электрической составляющей электромагнитной волны, переходящей из среды 1 в среду 2 перпендикулярно границе раздела АВ.

Если среда 1 – вакуум, то скорость света в среде 2 равна …

1) 2,8·10⁸ м/с 2) 1,5·10⁸ м/с 3) 2,0·10⁸ м/с 4) 2,4·10⁸ м/с

Решение: В первой среде (вакууме) скорость света м/с. , где (определяем из рисунка) Для второй среды скорость свет (фазовая скорость) определяется , где (определяем из рисунка) (м/с) Ответ: вариант 3.

На рисунке представлена мгновенная фотография электрической составляющей электромагнитной волны, переходящей из среды 1 в среду 2 перпендикулярно границе раздела АВ.

Если среда 1 – вакуум, то абсолютный показатель преломления среды 2 равен …

1) 1,5 2) 0,84 3) 0,67 4) 1,75

Решение: Скорость распространения электромагнитной волны во второй среде, т.е. фазовая скорость определяется соотношением (1), где м/с скорость света в первой среде. С другой стороны, фазовая скорость есть (2), где (определяется из рисунка). (3), где (определяется из рисунка) (2),(3)=>(1) Ответ: вариант 1.

На рисунке представлена мгновенная фотография электрической составляющей электромагнитной волны, переходящей из среды 1 в среду 2 перпендикулярно границе раздела сред АВ.

Отношение скорости света в среде 2 к его скорости в среде 1 равно …

1) 0,67 2) 0,84 3) 1,75 4) 1,50

Решение: Скорость распространения света в первой среде определяется соотношением, где (определяем из рисунка) Для второй среды скорость свет определяется , где (определяем из рисунка) Ответ: вариант 4.

На рисунке показана ориентация векторов напряженности электрического () и магнитного () полей в электромагнитной волне. Вектор плотности потока энергии электромагнитного поля ориентирован в направлении…

1) 1 2) 3 3) 2 4) 4

Решение: Из теории Максвелла следует, что электромагнитные волны являются поперечными: векторы и напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору скорости распространения волны. Векторы , и образуют правовинтовую систему, т.е. головка винта, ввинчиваемого по направлению скорости распространения волны, вращается в направлении от к . Направление распространения волны совпадает с направлением вектора плотности потока энергии. Ответ: вариант 1.

На рисунке показана ориентация векторов напряженности электрического () и магнитного () полей в электромагнитной волне. Вектор плотности потока энергии электромагнитного поля ориентирован в направлении…

1) 1 2) 4 3) 2 4) 3

Решение: Из теории Максвелла следует, что электромагнитные волны являются поперечными: векторы и напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору скорости распространения волны. Векторы , и образуют правовинтовую систему, т.е. головка винта, ввинчиваемого по направлению скорости распространения волны, вращается в направлении от к . Направление распространения волны совпадает с направлением вектора плотности потока энергии. Ответ: вариант 3.

При уменьшении в 2 раза амплитуды колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей плотность потока энергии …

1) останется неизменной

2) уменьшится в 4 раза

3) уменьшится в 2 раза

4) увеличится в 2 раза

Решение: Плоская монохроматическая волна описывается уравнениями: , , где и - амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей волны, - круговая частота волны, - волновое число. Плотность потока энергии определяется соотношением . Следовательно, при уменьшении в 2 раза амплитуды колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей плотность потока энергии уменьшится в 4 раза. Ответ: вариант 2.

Если увеличить в 2 раза объемную плотность энергии и при этом увеличить в 2 раза скорость распространения упругих волн, то плотность потока энергии…

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

3) останется неизменной

4) уменьшится в 2 раза

Решение: Плотность потока энергии есть произведение плотности энергии на скорость распространения волны в среде, т.е. (1), где - плотность энергии волны, - скорость распространения волны. Разделив плотность энергии на единичный объем , получим объемную плотность энергии волны: (2). Подставляя (2)=>(1), получим . Следовательно, при увеличении объемной плотности энергии и скорости распространения волны в 2 раза, плотность потока энергии увеличится в 4 раза. Ответ: вариант 1.

РАЗДЕЛ IV. ВОЛНОВАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Дата добавления: 2014-10-31