Контрольная работа по дисциплине: Основы физической и квантовой оптики. Вариант 15

Задача 1
Оптическое волокно имеет следующие параметры:
n1 – абсолютный показатель преломления сердцевины волокна;
n2 – абсолютный показатель преломления оболочки волокна.
Определить:
• предельный угол (Фп), результат представить в градусах;
• числовую апертуру оптического волокна (NA);
• апертурный угол (Q), результат представить в градусах.

Значения n1, n2 приведены в таблицах 1.1 и 1.2., n0 принять равным 1.
Данные из таблицы 1.1 выбираются в соответствии с предпоследней цифрой пароля, данные из таблицы 1.2. определяются последней цифрой пароля.

No варианта NM-15

Таблица 1.1
N: 1
n1: 1.482

Таблица 1.2
M: 5
n2: 1.456

Рисунок 1.1 – Ход лучей в оптическом волокне


Задача 2
Абсолютный показатель преломления изотропного стекла на Л1 равен n1, а абсолютный показатель преломления на Л2 равен n2.
Определить:
- собственную частоту колебаний валентных электронов в изотропном стекле;
- в какой области дисперсионной кривой находятся эти длины волн (нормальной или аномальной).
Значения n1, Л1 и Л2, n2 приведены в таблицах 2.1. и 2.2. соответственно.
Данные из таблицы 2.1 выбираются в соответствии с предпоследней цифрой пароля, данные из таблицы 2.2. определяются последней цифрой пароля.

Таблица 2.1
N: 1
Л1,нм: 420
n1: 1.82

Таблица 2.2
M: 5
Л2,нм: 700
n2: 1.724


Задача 3
С помощью зрительной трубы, установленной «на бесконечность», наблюдают интерференционные полосы в тонкой плоскопараллельной стеклянной пластинке толщиной h с показателем преломления n. При этом угол наблюдения Q может изменяться от 0 град до 90 град (рисунок 3.1).
Необходимо:
- найти толщину пластинки h, если разность между максимальным mmax и минимальным mmin порядками интерференции равна dm;
- оценить допустимую немонохроматичность бЛ источника, при которой будут достаточно четко наблюдаться все интерференционные полосы.
Значения Л, n и dm приведены в таблицах 3.1. и 3.2. соответственно.
Данные из таблицы 3.1 выбираются в соответствии с предпоследней цифрой пароля, данные из таблицы 3.2 определяются последней цифрой пароля.

Таблица 3.1
Вариант: 1
Длина волны Л, нм: 550
Показатель преломления стекла n: 1,2

Таблица 3.2
Вариант: 5
Разность dm: 275

Рисунок 3.1 – Наблюдение интерференционной картины в опыте с тонкой плоскопараллельной стеклянной пластинкой


Задача 4
Плоская монохроматическая волна с длиной Л, мкм интенсивностью I0,мВт/см2 падает нормально на узкую длинную щель шириной b,мкм. Оценить интенсивность в центре дифракционной картины на экране, который находится за щелью на расстоянии L, см.
Значения Л, I0 и b, L приведены в таблицах 4.1. и 4.2. соответственно.
Данные из таблицы 4.1 выбираются в соответствии с предпоследней цифрой пароля, данные из таблицы 4.2. определяются последней цифрой пароля.

Таблица 4.1
Вариант: 1
Длина волны Л, мкм: 0,55
Интенсивность I0, мВт/см^(2): 6

Таблица 4.2
Вариант: 5
Ширина щели b, мкм: 56
Расстояние L, см: 55


Задача 5
Один поляроид пропускает X1% естественного света. После прохождения света через два таких поляроида интенсивность падает до X2%. Найти угол θ между главными направлениями поляроидов.
Данные выбираются из таблицы 5.1 в соответствии с последней цифрой пароля.

Таблица 5.1
Вариант: 5
X1, %: 20
X2, %: 7


Задача 6
Пользуясь данными таблиц 6.1 и 6.2 определить:
• ширину запрещенной зоны материала In1-xGaxAsyP1-y;
• состав компонентного раствора для полупроводникового лазера, изготовленного из материала In1-xGaxAsyP1-y и работающего на длине волны Л0;
• коэффициент усиления, соответствующий значению порогового тока;
• пороговый ток при температуре окружающей среды Т град.К, если коэффициент поглощения активного слоя равен a.

Построить:
• ватт-амперную характеристику при заданной температуре (табл. 6.1) и при температуре +40 град.С.
Данные из таблицы 6.1 выбираются в соответствии с предпоследней цифрой пароля, данные из таблицы 6.2. определяются последней цифрой пароля.

Таблица 6.1
Вариант: 1
Л0, мкм: 1,21
n(Л0): 3,58
T, град.K: 255
nкв сп: 0,5

Таблица 6.2
Вариант: 5
L, мкм: 250
W, мкм: 40
d, мкм: 3
a(Л0),1/см: 16

Без замечаний.
2020 год
Преподаватель: Кураш Е.Ф.