Курс физики (стр. 23 )

Дифракционная решетка

1. При наблюдении в монохроматическом свете (λ=0,5 мкм) максимум пятого порядка отклонен на угол φ =18°. Сколько штрихов на каждый миллиметр содержит дифракционная решетка, чему равен период решетки?

2. Под каким углом виден максимум четвертого порядка, если на дифракционную решетку, содержащую n=200 штрихов на каждый миллиметр, падает нормально монохроматический свет(λ=0,5 мкм).

3. Зрительная труба спектрометра наведена на максимум третьего порядка. Чтобы навести трубу на другой максимум того же порядка, ее нужно повернуть на угол 30°. Определить длину световой волны.

4. Дифракционная решетка, освещенная нормально падающим монохроматическим светом, отклоняет спектр первого порядка на угол 15°. На какой угол отклоняет она спектр третьего порядка?

5. Дифракционная решетка содержит n=500 штрихов/мм. На решетку падает нормально монохроматический свет (λ=0,6 мкм). Максимум, какого наибольшего порядка дает эта решетка?

6. На дифракционную решетку, содержащую n=200 штрихов/мм, падает нормально монохроматический свет (λ=0,5 мкм). Найти общее число дифракционных максимумов, которые дает эта решетка. Определить угол отклонения последнего максимума.

7. При освещении дифракционной решетки белым светом спектры третьего и четвертого порядков перекрываются. На какую длину волны в спектре третьего порядка накладывается фиолетовая граница (λ=4000Ǻ) спектра четвертого порядка?

8. На дифракционную решетку, содержащую 1000 штрихов/мм, падает нормально белый свет. Спектр проецируется помещенной вблизи решетки линзой на экран. Определить длину спектра первого порядка на экране, если расстояние от линзы до экрана 2 м. Границы видимого спектра λ = 0,78 мкм, λ =0,4 мкм.

9. Свет с длиной волны 535 нм падает нормально на дифракционную решетку. Найти период решетки, если одному из главных максимумов соответствует угол дифракции 35º , и наибольший порядок спектра равен пяти.

Ширина дифракционного максимума, разрешающая способность оптических приборов

1. Автомобиль освещает дорогу желтыми фарами (длина волны 0,58 мкм). Расстояние между фарами 1,3 м. На каком расстоянии водитель встречного автомобиля не сможет различить эти фары, т. е. будет видеть их слившимися? Диаметр зрачка водителя равен 2 мм.

2. Человек наблюдает две звезды через телескоп, диаметр объектива которого D=15 см. Определить наименьшее угловое расстояние (в секундах дуги) между двумя звездами, дифракционные изображения которых в фокальной плоскости объектива получаются раздельными? Учесть, что максимальная чувствительность глаза экспериментатора соответствует длине волны 0,5 мкм.

3. Две звезды, находящиеся на расстоянии 10 световых лет от Земли, едва различимы с помощью стодюймового телескопа. Оценить расстояние между звездами. Предполагается, что длина волны, на которой происходит измерение, – 550 нм 1 дюйм = 2,55 см.

Спектральные характеристики дифракционной решетки

1. Период дифракционной решетки равен 0,01 мм. Какое наименьшее число штрихов должна иметь решетка, чтобы две составляющие желтой линии =5890Ǻ и =5896Ǻ можно было видеть раздельно в спектре первого порядка? Определить наименьшую длину решетки.

2. Прозрачная дифракционная решетка имеет период, равный 2,5 мкм. Найти угловую дисперсию, соответствующую максимуму наибольшего порядка спектральной линии с длиной волны 615 нм. Свет падает на решетку по нормали к поверхности.

3. Период решетки равен 4 мкм ее длина –20 мм. В спектре какого наименьшего порядка получатся раздельные изображения двух спектральных линий с разностью длин волн Δλ=1Ǻ, если линии лежат в крайней красной части спектра (от 7800 до 7000 Ǻ)? Какова разрешающая сила решетки?

Дифракция на кристаллической решетке

1. Угол падения рентгеновских лучей на грань кристалла кальцита равен 87,1°. Определить длину волны монохроматических рентгеновских лучей, если при этом наблюдается дифракционный максимум первого порядка? Расстояние между атомными плоскостями кристалла d=3,0 Ǻ.

2. Длина волны параллельного пучка рентгеновских лучей равна 1,48 Ǻ. Этот пучок падает на грань кристалла каменной соли. Определить расстояние между атомными плоскостями кристалла, если дифракционный максимум второго порядка наблюдается, когда угол между падающим лучом и гранью кристалла равен 31°6'.

Глава 4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Поляризацией света называется создание анизотропии характеристик световой волны в плоскости перпендикулярной направлению ее распространения. Естественный свет – не поляризован.

4.1. Естественный и поляризованный свет

Из электромагнитной теории света вытекает непосредственно, что световые волны поперечны. Вектор напряженности электрического поля (электрический или световой вектор) и вектор напряженности магнитного поля в световой волне колеблются в направлении перпендикулярном скорости распространения волны. Таким образом, три вектора: и скорость распространения волнового фронта взаимно перпендикулярны и составляют правовинтовую систему; т. е. электромагнитная волна является поперечной волной. Если заданы направление распространения и направление одного из векторов, например , то направление другого определяется однозначно.

Механизм поляризации.

Понять поляризацию световых волн поможет более простое явление – поляризация волны, бегущей по резиновому шнуру. Шнур можно заставить колебаться в вертикальной плоскости или же в горизонтальной. И в первом и во втором случае волна оказывается плоскополяризованной, т. е. колебания происходят в одной плоскости. Такие колебания называют также линейно поляризованными, понимая под этим, что световой вектор волны в каждой точке пространства совершает колебания вдоль неизменного направления. Далее будем использовать термин плоскополяризованная волна. Если на пути волны поставить какое-либо препятствие с вертикальной щелью, то вертикально поляризованная волна пройдет через него, а горизонтально поляризованная волна препятствие не преодолеет. Поляризация может существовать только у поперечных волн. Поляризацию волн см. в разделе 3 «Колебания и волны», глава.

Плоскополяризованный свет

Плоскополяризованной световой волной называется волна, векторы и , которой не изменяют своего направления колебаний в пространстве с течением времени.

Уравнение плоской монохроматической плоскополяризованной волны, распространяющейся в направлении оси у (рисунок 4.4.1) можно записать в виде:

, (4.4.1)

ω – циклическая частота, – волновое число, υ – скорость распространения волны (см. раздел 3.9, «Колебания и волны»).

В каждой точке пространства, где распространяются электромагнитные колебания, электрический вектор совершает гармонические колебания в плоскости ZОУ, которая называется плоскостью колебаний, рисунок 4.4.1. Вектор колеблется в плоскости XОY, называемой плоскостью поляризации. Эта двойная терминология – плоскость колебаний и плоскость поляризации – сложилась исторически при развитии теории света и, несмотря на ее неудобства, до сих пор сохранилась во многих книгах. Описание явления поляризации выигрывает в простоте и ясности, если ограничиться указанием лишь одного направления, направления колебаний электрического вектора . Рисунок 4.4.1 изображает плоскополяризованную волну.

Световая волна может быть неполяризованной или иметь более сложные виды поляризации. Более сложные виды упорядоченных колебаний, которым соответствуют иные типы поляризации, например круговая или эллиптическая, при которых конец электрического вектора описывает круг или эллипс с тем или иным эксцентриситетом см. раздел 3.9, «Колебания и волны».

Рисунок 4.4.1. – График плоскополяризованной волны.

Естественный свет.

Волну со всевозможными одинаково вероятными направлениями колебаний электрического вектора называют естественным светом. Плоскость колебаний светового вектора в естественном свете меняет свою ориентацию в пространстве с течением времени беспорядочно. Такая волна представляется в виде суперпозиции двух волн с одинаковыми амплитудами, распространяющихся в одном направлении и поляризованных во взаимно – перпендикулярных плоскостях. Разность фаз этих волн, , хаотически меняется. В результате значение светового вектора естественного света будет хаотически меняться как по величине, так и по направлению. Система уравнений, описывающая световой вектор естественного света имеет вид:

Основные порталы (построено редакторами)

Домашний очаг Дом • Дача • Садоводство • Дети • Активность ребенка • Игры • Красота • Женщины • (Беременность) • Семья • Хобби Здоровье: • Анатомия • Болезни • Вредные привычки • Диагностика • Народная медицина • Первая помощь • Питание • Фармацевтика История: СССР • История России • Российская Империя Окружающий мир: Животный мир • Домашние животные • Насекомые • Растения • Природа • Катаклизмы • Космос • Климат • Стихийные бедствия Справочная информация Документы • Законы • Извещения • Утверждения документов • Договора • Запросы предложений • Технические задания • Планы развития • Документоведение • Аналитика • Мероприятия • Конкурсы • Итоги • Администрации городов • Приказы • Контракты • Выполнение работ • Протоколы рассмотрения заявок • Аукционы • Проекты • Протоколы • Бюджетные организации Муниципалитеты • Районы • Образования • Программы Отчеты: • по упоминаниям • Документная база • Ценные бумаги Положения: • Финансовые документы Постановления: • Рубрикатор по темам • Финансы • города Российской Федерации • регионы • по точным датам Регламенты Термины: • Научная терминология • Финансовая • Экономическая Время: • Даты • 2015 год • 2016 год Документы в финансовой сфере • в инвестиционной • Финансовые документы - программы

Техника Авиация • Авто • Вычислительная техника • Оборудование • (Электрооборудование) • Радио • Технологии • (Аудио-видео) • (Компьютеры) Общество Безопасность • Гражданские права и свободы • Искусство • (Музыка) • Культура • (Этика) • Мировые имена • Политика • (Геополитика) • (Идеологические конфликты) • Власть • Заговоры и перевороты • Гражданская позиция • Миграция • Религии и верования • (Конфессии) • Христианство • Мифология • Развлечения • Масс Медиа • Спорт (Боевые искусства) • Транспорт • Туризм Войны и конфликты: Армия • Военная техника • Звания и награды Образование и наука Наука: Контрольные работы • Научно-технический прогресс • Педагогика • Рабочие программы • Факультеты • Методические рекомендации • Школа • Профессиональное образование • Мотивация учащихся Предметы: Биология • География • Геология • История • Литература • Литературные жанры • Литературные герои • Математика • Медицина • Музыка • Право • Жилищное право • Земельное право • Уголовное право • Кодексы • Психология (Логика) • Русский язык • Социология • Физика • Филология • Философия • Химия • Юриспруденция

Мир Регионы: Азия • Америка • Африка • Европа • Прибалтика • Европейская политика • Океания • Города мира Россия: • Москва • Кавказ • Регионы России • Программы регионов • Экономика Бизнес и финансы Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги - контроль • Ценные бумаги - оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством