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

Обновлено: 05.07.2024

Какие условия необходимы для наблюдения дифракции света?

Лучший ответ по мнению автора

Андрей Андреевич

Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны. Существование этого явления (дифракции) ограничивает область применения законов геометрической оптики и является причиной предела разрешающей способности оптических приборов.

Другие ответы

Александр Жиленко Семёнович

В геометрической оптике широко пользуются понятием светового луча, т.е. узкого пучка света, распространяющегося прямолинейно. Границы тени на экране за непрозрачным препятствием определяются лучами света, которые проходят мимо препятствия, касаясь краев его поверхности.

В то же время прямолинейность распространения света не столь очевидна с позиций волновой теории Гюйгенса. Иначе говоря, волны должны огибать препятствия. Это происходит при освещении небольших непрозрачных препятствий или при прохождении света сквозь достаточно узкие щели и отверстия. В этом случае на экране, установленном позади препятствий или отверстий, вместо четко разграниченных областей света и тени наблюдается система максимумов и минимумов освещенности.

Все явления, связанные с огибанием световыми волнами препятствий и проникновением света в область геометрической тени, носят название дифракции света. Слово дифракция происходит от латинского слова diffractus  преломленный.

В более широком смысле дифракцией называют совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями его распространения от законов геометрической оптики.

Дифракционные явления присущи всем волновым процессам, но особенно отчетливо проявляются лишь в тех случаях, когда длины волн излучений сопоставимы с размерами препятствий. Так, звуковые волны хорошо слышны за углом дома, т.е. звуковая волна его огибает. Для наблюдения же дифракции световых волн необходимо создание специальных условий. Это обусловлено малостью длин световых волн (λ Обсудить с экспертом

Дві однакові металеві кульки, які підвішені на довгих нитках однакової довжини, відхилили на різні невеликі кути і 1 відпустили. Порівняти періоди та … час коливань кульок.

С крыши с интервалом времени в 1 с падают одна за другой две капли. Через 2 с после начала падения второй капли расстояние между каплями станет равным

Тело прошло половину пути со скоростью 6 м/с, а другую половину пути со скоростью 4 м/с. Средняя скорость тела на этом пути равна

В металлическое кольцо в течение первых трех секунд вдвигают магнит, в течение следующих трех секунд магнит оставляют неподвижным внутри кольца, в теч … ение последующих трех секунд его вынимают из кольца. В какие промежутки времени в катушке течет ток? A 0-9 с B 0-3 с и 6-9 с C 3-6 с D Только 0-3 с

Небольшой заряд в шаре, сохраняя свой заряд, от керосина движется в вакууме. На каком расстоянии напряженность поля шарика в вакууме такая же, как в к … еросине на расстоянии 20 см?

В атоме водорода электрон движется вокруг ядра по круговой орбите со скоростью 7,3*10^15 оборотов в секунду. Вычислить радиус орбиты

В однородном электрическом поле между горизонтальными пластинами в равновесии находится заряженная пыль массой 10^-6 г. Сколько лилий зарядит маслобой … ка, если расстояние между пластинами 4 см и напряжение 200 В?

Два точечных заряда 5*10^-9 и 2,7*10^-9 Кл размещены на расстоянии 40 см друг от друга. Вычислите напряженность электрического поля в точке на расстоя … нии 20 см от первого заряда и 30 см от второго заряда.

физика №9Полная механическая энергия сохраняется, если между телами действуют только . а) силы тяжести и силы тренияб) силы упругости и силы тренияв) … силы тяжести и силы упругостиг) любые силы

Дифракцией Френеля называют дифракцию при которой источник света и (или) экран на котором проводится наблюдение дифракционной картины, расположены на конечных расстояниях от препятствий, которые вызывают дифракцию.

Дифракция Френеля на круглом отверстии

При дифракции Френеля на круглом отверстии картина дифракции на экране наблюдения, который параллелен экрану с отверстием в виде круга, будет представлена в виде концентрических колец с минимумом (темных) и максимумом (светлых) интенсивности. Центры этих колец расположены на прямой, которая проходит через источник света (S) и перпендикулярна экрану наблюдения (AB) (рис.1).

b – расстояние от отверстия до экрана. – длина волны света.

Если разбить открытую часть волновой поверхности (F) на зоны Френеля, то можно сказать, что картина дифракции зависит от количества зон Френеля, которые укладываются в отверстии. В том случае, если число зон Френеля (см. раздел Дифракция (подраздел Теория Френеля)) для точки О, укладывающихся в отверстие, равно нечетному числу, то амплитуда в этой точке становится больше, чем если бы экрана с СД не было. Если количество зон равно четному числу, то амплитуда в точке О меньше, чем при отсутствии экрана CD. Если в отверстие укладывается одна волна Френеля, то амплитуда волны в точке О будет в два раза больше, чем при отсутствии непрозрачного экрана с отверстием.

На участках вне оси SO вычисление результирующего колебания будет существенно сложнее, так как происходит частичное перекрытие зон Френеля. Если на отверстие будет падать белый свет, то кольца будут окрашены.

Количество зон Френеля зависит от размера отверстия. Если радиус отверстия большой, то дифракции не наблюдают, и свет распространяется прямолинейно.

Радиус зоны Френеля номер n ( ) равен:

где a – расстояние от источника света, до отверстия в непрозрачном экране; b – расстояние от отверстия до точки наблюдения.

Дифракция Френеля на маленьком круглом экране

Допустим, что сферическая волна исходит от точечного источника S, преградой ей является диск. При этом картину дифракции наблюдаем на экране в точке О (рис.2). При такой ситуации участок фронта волны, который закрыт диском следует исключить и при рассмотрении зон Френеля строить их начиная с краев диска.

b – расстояние от отверстия до экрана. – длина волны света.

Допустим, что диск закрыл первые m зон Френеля. В таком случае амплитуда результирующих колебаний в точке О равна:

$A=\frac<A_<m+1> > \qquad (1)$

Получается, что в точке О всегда наблюдается максимум интенсивности (светлое пятно), которое соответствует половине действия первой открытой зоне Френеля. Центральный максимум окружают концентрические с ним темные и светлые кольца. Интенсивность максимумов уменьшается при движении от цента картины.

При росте радиуса диска, первая открытая зона Френеля отодвигается от точки О, увеличивается угол между направлением на точку О и нормалью к поверхности зоны. При этом интенсивность центрального максимума падает. При значительных размерах диска за ним возникает тень и только около границ этой тени наблюдается слабая картина дифракции. Можно считать, что если размер диска большой, то свет распространяется прямолинейно.

Примеры решения задач

$<(b+m\frac<\lambda> )>^2=b^2+r^2 \qquad (1.1)$

Упростим выражение (1.1), получим:

$b^2+bm\lambda +m^2\frac<<\lambda> ^2>=b^2+r^2\to bm\lambda +m^2\frac <<\lambda>^2>=r^2 \qquad (1.2)$

Из формулу (1.2) выразим искомое расстояние b:

$b=\frac<r^2> <m\lambda>-\frac <m\lambda> \qquad (1.3)$

По условию задачи m=3, можем провести вычисления:

$b=\frac<<\left(2,5\cdot <10> ^\right)>^2>^>-\frac^> \approx 3,47\ (m)$

Задание

Максимум или минимум интенсивности света будет расположен на экране в центре картины дифракции, если на экран с круглым отверстием радиуса r=1,5 мм перпендикулярно к поверхности падает пучок монохроматического света с длиной волны =0,5 мкм. Точка наблюдения лежит на оси отверстия на расстоянии 1,5 м от него.

Решение

Для решения задачи можно использовать рисунок и результат решения задачи примера 1. Нами было получено, что:

$bm\lambda +m^2\frac<<\lambda> ^2>=r^2 \qquad (2.1),$

$m^2\frac<<\lambda> где b=1,5 м по условию. Слагаемым ^2>$
можно пренебречь в виду его малости, тогда будем использовать выражение:

$m=\frac<r^2> <b\lambda>$

Проведем вычисления, и если получим, что m – четное, то в рассматриваемой точке имеем минимум (темное пятно), если получим нечетное число, то пятно светлое (максимум интенсивности).

$m=\frac<<\left(1,5\cdot <10> ^\right)>^2>^>=3$

Данная презентация составлена в виде теста по теме"Поляризация, дифракция и дисперсия света". В нее включены основные теоретические вопросы по данной теме. Учащимся предлагается ответить на них самостоятельно письменно в тетрадях.Затем учитель предлагает правильные ответы, которые приведены на последнем слайде. Ребята проводят самопроверку и обсуждают неверные или спорные ответы. Презентация проводится в конце изучаемой темы и служит хорошим материалом для повторения и подготовке к ЕГЭ.

Вложение	Размер
Презентация для 11 класса.	200.8 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Поляризация , дисперсия, дифракция света Тест. 11 класс.

1.Естественный свет проходит через стеклянную пластинку и частично поляризуется. Если на пути света поставить ещё одну такую же пластинку, то степень поляризации света … 1 ) ответ не однозначен 2) уменьшится 3) увеличится 4) не изменится

2.Плоскополяризованный свет - это световая волна с колебаниями, происходящими 1) в плоскостях, расположенных под углом 45 0 по отношению друг к другу 2) в одной определенной плоскости 3) во взаимно перпендикулярных плоскостях 4) в разных плоскостях

3.Под поляризацией света понимают выделение из естественного света ) только поляризованного по кругу света 2) только плоскополяризованного света 3) световых колебаний с определенным направлением светового вектора 4) только линейно поляризованного света

4.Кристалл турмалина преобразует 1) световую волну с меньшей энергией в световую волну с большей энергией 2) естественный свет в плоскополяризованный 3) плоскополяризованный свет в естественный 4) световую волну с большей энергией в световую волну с меньшей энергией

5. Свет является 1) поперечной электромагнитной волной 2) продольной электромагнитной волной 3) продольной упругой волной 4) поперечной упругой волной

6. Какое явление объясняет многообразие красок в природе 1) Дифракция 2) Интерференция 3) Поляризация 4) Дисперсия

7.Электромагнитная волна является 1) Поперечной 2) Продольной 3) Частично продольной и частично поперечной 4) И продольной, и поперечной

8. Сколько основных цветов выделяется в спектре? 1) 6 2) 1 3) 4 4) 7

9. Какой цвет не является основным в спектре? 1) Красный 2) Сиреневый 3) Зеленый 4) Синий

10. Дисперсия наблюдается в результате 1) Окрашивания белого света призмой 2) Все перечисленные явления 3) Разложения белого света 4) Огибания светом препятствий

11. Кто из ученых открыл явление дисперсии? 1) Ньютон 2) Юнг 3) Фраунгофер 4) Гюйгенс

12. Свет какого цвета испытывает наибольшее преломление? 1) Фиолетовый 2) Зеленый 3) Красный 4) Синий

13. Какое из перечисленных явлений связано с дисперсией света? 1) Радуга на небе после дождя 2) Все перечисленные явления 3) Радужная окраска пленок бензина в луже 4) Получение изображения на фотопленке

14. Монохроматический свет - это 1) Многоцветный свет 2) Трехцветный свет 3) Двухцветный свет 4) Одноцветный свет

15. Выберите признак, который характерен для явления дисперсии. 1) Радужная полоска (спектр) 2) Огибание светом края препятствий 3) Распространяющаяся волна престает быть однородной. Появляются места с большей и меньшей амплитудой 4) Появление у края препятствия областей с большей и меньшей освещенностью и появление освещенности в области тени

16.Угол дифракции в спектре k -ого порядка больше для лучей… 1) красного цвета 2) фиолетового цвета 3) желтого цвета 4) зеленого цвета

17. Дифракционная решетка позволяет определить 1) частоту волны 2) скорость волны 3) дифракционная решетка не позволяет ничего определять 4) длину волны

18. Если период дифракционной решетки 10 мкм, то, какое число дифракционных максимумов можно наблюдать для света с длиной волны 671 нм ? 1) 5 2) 15 3) 14 4) 10

19. Дифракция - это 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

Читайте также: