При каком условии будет наблюдаться дифракция света с длиной волны лямбда от отверстия размером а

Обновлено: 06.07.2024

Дифракция (от лат. diffractus - разломанный) волн, явления, наблюдаемые при прохождении волн мимо края препятствия, связанные с отклонением волн от прямолинейного распространения при взаимодействии с препятствием. Из-за Дифракция волны огибают препятствия, проникая в область геометрической тени. Именно Дифракция звуковых волн объясняется возможность слышать голос человека, находящегося за углом дома. Дифракцией радиоволн вокруг поверхности Земли объясняется приём радиосигналов в диапазоне длинных и средних радиоволн далеко за пределами прямой видимости излучающей антенны.

Дифракция волн - характерная особенность распространения волн независимо от их природы. Объяснить Дифракция в первом приближении можно, применив Гюйгенса - Френеля принцип. Согласно этому принципу, рассматривая распространение какой-либо волны, можно каждую точку среды, которой достигла эта волна, считать источником вторичных волн. Поэтому, поставив на пути волн экран с малым отверстием (диаметр порядка длины волны) , получим в отверстии экрана источник вторичных волн, от которого распространяется сферическая волна, попадая и в область геометрической тени. Если имеется экран с двумя малыми отверстиями или щелями, дифрагирующие волны накладываются друг на друга и в результате интерференции волн дают чередующееся в пространстве распределение максимумов и минимумов амплитуды результирующей волны с плавными переходами от одного к другому. С увеличением количества щелей максимумы становятся более узкими. При большом количестве равноотстоящих щелей (дифракционная решётка) получают резко разделённые направления взаимного усиления волн.

Дифракция волн существенно зависит от соотношения между длиной волны l и размером объекта, вызывающего Дифракция Наиболее отчётливо Дифракция обнаруживается в тех случаях, когда размер огибаемых препятствий соизмерим с длиной волны. Поэтому легко наблюдается Дифракция звуковых, сейсмических и радиоволн, для которых это условие обычно всегда выполняется (l ~ от м до км) , и гораздо труднее наблюдать без специальных устройств дифракцию света (l ~ 400-750 нм) . Эта же причина приводит к многим техническим трудностям при изучении волновых свойств др. объектов. Так, поскольку рентгеновские лучи имеют длину волны от сотен до 0,0001 А, дифракционную решётку с таким расстоянием между щелями изготовить невозможно, поэтому немецкий физик М. Лауэ для изучения дифракции рентгеновских лучей использовал в качестве дифракционной решётки кристалл, в котором атомы (ионы) расположены в правильном порядке.

Дифракция волн сыграла большую роль в изучении природы микрочастиц. Экспериментально было установлено, что при прохождении микрочастиц (например, электронов) через среду (газ, кристалл) наблюдается Дифракция Дифракция частиц является следствием того, что микрочастицы обладают двойственной природой (так называемым корпускулярно-волновым дуализмом) : в одних явлениях поведение микрочастиц может быть объяснено на основе представления о частицах, в других, как, например, в явлениях Дифракция, на основе представления о волнах. Согласно квантовой механике, каждой частице соответствует так называемая волна де Бройля, длина которой зависит от энергии частицы. Так, электрону с энергией 1 эв соответствует волна де Бройля длиной того же порядка, что и размер атома. Дифракция электронов и нейтронов широко пользуются для изучения строения вещества.

Дифра́кция во́лн (лат. буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн. Дифракция тесно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как частный случай интерференции (интерференция вторичных волн) .

Дифракция волн наблюдается независимо от их природы и может проявляться:

Наиболее хорошо изучена дифракция электромагнитных (в частности, оптических) и акустических волн, а также гравитационно-капиллярных волн (волны на поверхности жидкости) .

Тест по физике Дифракция. Дифракционная решетка для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. При каком условии будет наблюдаться дифракция света с длиной волны λ от отверстия размером а?

А. a = λ
Б. a >> λ
В. Дифракция происходит при любых размерах отверстия.

2. Приближение геометрической оптики справедливо при условии…

3. Дифракционная решетка с периодом d освещается нормально перпендикулярно падающим световым пучком с длиной волны λ. Какое из приведенных ниже выражений определяет угол α_m, под которым наблюдается первый главный максимум?

4. Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на миллиметре, при освещении ее светом с длиной волны 720 нм?

5. Дифракционная решетка имеет 100 штрихов. Начиная с максимума какого порядка с ее помощью можно наблюдать отдельно две линии спектра с длинами волн λ₁ = 560 нм и λ₂ = 560,8 нм?

2 вариант

1. При каком условии легко наблюдать явление дифракции света от щели размером а?

А. a = λ
Б. a >> λ
В. a ∼ √λl, где l — расстояние от щели до точки наблюдения.

2. Условие дифракционного минимума на щели (а — ширина щели, m = ±1; ±2; ±3…, α_m — угол наблюдения) записывается:

3. Дифракционная решетка с периодом d освещается нормально падающим световым пучком с длиной волны λ. Какое из приведенных ниже выражений определяет угол α_m, под которым наблюдается второй главный максимум?

4. Чему равен наибольший порядок спектра для желтой линии натрия (λ = 589 нм), если период дифракционной решетки равен 2 мкм?

5. Дифракционная решетка с периодом d = 5 мкм имеет 400 штрихов. Начиная с максимума какого порядка с ее помощью можно наблюдать отдельно две линии спектра с длинами волн λ₁ = 590 нм и λ₂ = 590,5 нм?

Ответы на тест по физике Дифракция. Дифракционная решетка для 11 класса
1 вариант
1-В
2-А
3-А
4-Б
5-Б
2 вариант
1-В
2-А
3-Б
4-В
5-А

Тест по физике Интерференция волн для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. Две волны являются когерентными, если…

А. волны имеют одинаковую частоту
Б. волны имеют постоянную разность фаз
В. волны имеют одинаковую частоту, поляризацию

и постоянную разность фаз.

2. При каком времени запаздывания одного колебания по отношению к другому возникает максимальная результирующая интенсивность при их интерференции?

А. При времени, кратном периоду этих колебаний.
Б. При времени, кратном нечетному числу полупериодов этих колебаний.
В. Максимальная результирующая интенсивность не зависит от времени запаздывания.

3. Два когерентных источника с длиной волны λ, расположены на разных расстояниях l₁ и l₂ от точки А (рис. 66). В точке А наблюдается…

А. интерференционный максимум
Б. интерференционный минимум
В. определенного ответа дать нельзя

4. Две когерентные волны красного света λ = 760 нм достигают некоторой точки с разностью хода Δ = 2 мкм. Что произойдет в этой точке — усиление или ослабление волн?

А. Усиление волн
Б. Ослабление волн
В. Определенного ответа дать нельзя

5. Для просветления оптики на поверхность стекла с показателем преломления n₁ наносят тонкую прозрачную пленку с показателем преломления n₂. Каково соотношение между n₁ и n₂?

2 вариант

1. Воздействуют ли световые пучки друг на друга при встрече?

А. Да
Б. Нет
В. Определенного ответа дать нельзя

2. При каком времени запаздывания одного колебания по отношению к другому возникает минимальная результирующая интенсивность при их интерференции?

3. Два когерентных источника с длиной волны λ расположены на разных расстояниях l₁ и l₂ от точки А (рис. 67). В точке А наблюдается…

А. интерференционный максимум
Б. интерференционный минимум
В. определенного ответа дать нельзя

4. Две когерентные волны желтого света λ = 600 нм достигают некоторой точки с разностью хода Δ = 2 мкм. Что произойдет в этой точке — усиление или ослабление волн?

А. Усиление волн
Б. Ослабление волн
В. Определенного ответа дать нельзя

5. Для просветления оптики на поверхность стекла наносят тонкую пленку с показателем преломления n. Чему должна быть равна минимальная толщина пленки, чтобы свет с длиной волны λ полностью проходил через линзу?

Ответы на тест по физике Интерференция волн для 11 класса
1 вариант
1-В
2-А
3-Б
4-Б
5-А
2 вариант
1-Б
2-Б
3-А
4-Б
5-В

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Перед выполнением теста по теме "Интерференция волн. Дифракция. Дифракционная решетка" повторите теорию по теме. В каждом вопросе только один ответ верный. Потребуется калькулятор.

Список вопросов теста

Вопрос 1

Две волны являются когерентными, если.

волны имеют одинаковую частоту
волны имеют постоянную разность фаз
волны имеют одинаковую частоту, поляризацию и постоянную разность фаз

Вопрос 2

Если от двух когерентных источников, расположенных на разных расстояниях от точки А, приходят в точку А волны в противофазе, то в точке А будет наблюдаться.

интерференционный максимум
интерференционный минимум
определенного ответа дать нельзя

Вопрос 3

Две когерентные волны красного света с длиной волны 760 нм достигают некоторой точки с разностью хода 2 мкм. Что произойдет в этой точке?

усиление волн
ослабление волн
определенного ответа дать нельзя

Вопрос 4

Для просветления оптики на поверхность стекла с показателем преломления n1 наносят тонкую прозрачную пленку с показателем преломления n2. Каково соотношение между n1 и n2?

n1 больше, чем n2
n1 меньше, чем n2
n1 = n2

Вопрос 5

При каком условии будет наблюдаться дифракция света с длиной волны λ от отверстия размером a?

размер отверстия равен длине волны света
размер отверстия много больше, чем длина волны света
дифракция происходит при любых размерах отверстия

Вопрос 6

Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на миллиметре, при освещении ее светом с длиной волны 720 нм?

Вопрос 7

Дифракционная решетка имеет 100 штрихов. Начиная с максимума какого порядка с ее помощью можно наблюдать отдельно две линии спектра с длинами волн 560 нм и 560,8 нм?

Если период дифракционной решетки 10 мкм, то, какое число дифракционных максимумов можно наблюдать для света с длиной волны 671 нм?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

На рисунке представлена схема разбиения волновой поверхности Φ на зоны Френеля. Разность хода между лучами N₁P и N₂P равна …

Выберите один из 4 вариантов ответа:

При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии 3,6 см от центрального максимума и на расстоянии 1,8 м от решетки. Определите длину волны падающего света.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

Если закрыть n открытых зон Френеля, а открыть только первую, то амплитуда в точке P …

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) увеличится в n раз

3) увеличится в 2 раза

4) уменьшится в 2 раза

На рисунке представлена схема разбиения волновой поверхности Ф на зоны Френеля. Амплитуды колебаний, возбуждаемых в точке Р 1-й, 2-й, 3-й и т.д. зонами, обозначим А₁, А₂, А₃ и т.д. Амплитуда А

результирующего колебания в точке Р определяется выражением …

Выберите один из 5 вариантов ответа:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) отклонение от прямолинейного распространения световых волн

2) исчезновение преломленных лучей

3) зависимость показателя преломления вещества от частоты падающего света

4) разложение света в спектр

При каком условии будет наблюдаться дифракция света, длина волны которого λ, а размер отверстия b?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

3) Дифракция происходит при любых размерах отверстия

Главные максимумы при дифракции на решетке наблюдаются под углом удовлетворяющему условию

Выберите один из 4 вариантов ответа:

Читайте также: