Решение: Дифракция и интерференция света - ответы на вопросы

Ниже представлены ответы на вопросы теста, оформленные для записи в тетрадь. Вопрос 1. Кто открыл явление дифракции света? Ответ: b. Франческо Гримальди. (Итальянский ученый Франческо Гримальди в XVII веке первым обнаружил, что свет может огибать препятствия, и ввел термин «дифракция»). Вопрос 2. Кто построил теорию интерференции света? Ответ: a. Томас Юнг, b. Жан Френель. (Юнг заложил основы и провел опыты, а Френель развил теорию, объединив принцип Гюйгенса с идеей интерференции). Вопрос 3. Зоной Френеля называется участок фазовой поверхности, все точки которой имеют относительно рассматриваемой... Ответ: b. оптическую разность хода от L до L+λ/2, c. разность фаз от φ до φ+π. (По определению, края соседних зон Френеля удалены от точки наблюдения на расстояние, отличающееся на \( \lambda/2 \), что соответствует изменению фазы на \( \pi \)). Вопрос 4. Если интенсивность света в рассматриваемой точке от первой зоны Френеля равняется J, то от всех зон Френеля она равняется... Ответ: d. J/4. (Амплитуда от полностью открытого фронта волны равна \( A = A_1 / 2 \). Так как интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды \( J \sim A^2 \), то \( J_{полн} = (A_1 / 2)^2 = J_1 / 4 \)). Вопрос 5. Спираль Френеля - векторная диаграмма колебаний от узких кольцевых зон фазовой поверхности в рассматриваемой точке... Ответ: a. отстающих друг от друга по фазе на малую величину. (Спираль получается при бесконечном уменьшении ширины зон, когда фаза меняется непрерывно и плавно). Вопрос 6. Чему равняется интенсивность света в точке наблюдения от диафрагмы, открывающей 2.5 зоны Френеля, если интенсивность от первой равна J. Ответ: d. J/2. (Амплитуда от 2.5 зон на векторной диаграмме соответствует расстоянию от начала спирали до ее "верхней" точки. Амплитуда \( A \approx A_1 / \sqrt{2} \), тогда интенсивность \( I \approx J/2 \)). Вопрос 7. Чему равняется видимый диаметр (в мм) точечного источника света с расстояния 15 м, если длина волны света 689 нм? Решение: Видимый диаметр точечного источника определяется дифракционным пределом (пятно Эйри). Угловой размер: \( \theta = 1.22 \frac{\lambda}{D} \). Однако, если в задаче подразумевается линейный размер центрального максимума при дифракции на зрачке (диаметром примерно \( D \approx 2-5 \) мм), данных недостаточно. Если же вопрос о разрешающей способности глаза или стандартной формуле: Для школьных задач часто используется упрощенная оценка \( \Delta x = L \cdot \theta \). Приняв диаметр отверстия (зрачка) за \( D = 5 \) мм: \[ \Delta x = 1.22 \frac{689 \cdot 10^{-9} \cdot 15}{0.005} \approx 0.0025 \text{ м} = 2.5 \text{ мм} \] Ответ: 2.5 (значение может варьироваться от принятого диаметра зрачка). Вопрос 8. Какому условию дифракции Фраунгофера на щели соответствует формула \( a \cdot \sin(\phi) = \pm (2m+1) \frac{\lambda}{2} \)? Ответ: b. максимуму. (Для щели условие максимумов соответствует нечетному числу полуволн). Вопрос 9. Какому условию дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке соответствует формула \( d \cdot \sin(\phi) = \pm m \lambda \)? Ответ: c. максимуму. (Это основная формула дифракционной решетки для главных максимумов). Вопрос 10. С помощью каких электромагнитных волн можно наблюдать дифракцию Вульфа-Брэгга на кристаллах? Ответ: c. рентгеновских. (Длина волны рентгеновского излучения соизмерима с расстояниями между атомами в кристаллической решетке).