Задание 15 ЕГЭ, физика: Оптика

ЕГЭ ФизикаЗадание 153.6.11 Дифракция света. Дифракционная решётка

Дифракционная решетка освещается красным светом. На экране, установленном за решеткой параллельно ей, возникает дифракционная картина, состоящая из темных и светлых вертикальных полос. Как изменятся расстояние между соседними светлыми полосами и число наблюдаемых темных полос, если освещать эту же решетку зеленым светом?

 

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

 

1.  Увеличивается.

2.  Уменьшается.

3.  Не изменяется.

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Расстояние между соседними

светлыми полосами

Число наблюдаемых темных полос
В подтеме 24 задач
Разбор
Главная идея: Дифракционная картина зависит от длины волны: расстояние между максимумами пропорционально λ\lambda, а число видимых порядков обратно пропорционально λ\lambda.

Расстояние между соседними светлыми полосами:

Для дифракционной решетки условие максимума: dsin⁡φ=kλd \sin \varphi = k\lambda

При малых углах sin⁡φ≈tan⁡φ=bL\sin \varphi \approx \tan \varphi = \frac{b}{L}, где bb — расстояние от центрального максимума до максимума kk-го порядка, LL — расстояние до экрана.

Расстояние между соседними максимумами: Δb=Lλd\Delta b = \frac{L\lambda}{d}

Длина волны зеленого света меньше красного: λзелёный<λкрасный\lambda_{зелёный} < \lambda_{красный}. Следовательно, Δb\Delta b уменьшится. Ответ: 2 (уменьшается)

Число наблюдаемых темных полос:

Условие дифракционного минимума: dsin⁡φ=(2k−1)λ2d \sin \varphi = \left(2k-1\right)\frac{\lambda}{2}

Максимальный угол дифракции составляет 90°90°. Максимальный номер минимума: kmax⁡=dλ+1k_{\max} = \frac{d}{\lambda} + 1

Общее число темных полос примерно пропорционально 1λ\frac{1}{\lambda}. При переходе на зеленый свет (меньшая длина волны) число видимых темных полос увеличивается. Ответ: 1 (увеличивается)

Типичные ошибки

  • Забыть, что зеленый свет имеет меньшую длину волны, чем красный (примерно 540 нм против 650 нм)
  • Смешать условия максимумов и минимумов при анализе числа темных полос
  • Не учесть, что максимальный порядок определяется ограничением sin⁡φ≤1\sin \varphi \leq 1, то есть условием dsin⁡90°=kλd \sin 90° = k\lambda
Непонятно?

Похожие задачи