Номер 1, страница 88 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

1. Что называется дифракционной решеткой?

1. Дифракционная решетка — это оптический прибор, который представляет собой систему из очень большого числа параллельных, равноотстоящих друг от друга и одинаковых по форме штрихов (щелей), нанесенных на прозрачную или отражающую поверхность. Когда на решетку падает световая волна, каждая щель становится источником вторичных волн (принцип Гюйгенса-Френеля). Эти волны, распространяясь в пространстве, интерферируют между собой. В результате интерференции свет отклоняется от первоначального направления и образует на экране дифракционную картину — систему чередующихся светлых и темных полос (максимумов и минимумов). Основное применение дифракционной решетки — разложение света в спектр, так как угол отклонения зависит от длины волны света. Главной характеристикой решетки является ее период (постоянная) $d$ — это расстояние между центрами двух соседних щелей. Период решетки равен сумме ширины щели $a$ и ширины непрозрачного промежутка $b$ между щелями: $d = a + b$.

Ответ: Дифракционная решетка — это оптический прибор, состоящий из большого числа параллельных и равноудаленных щелей или штрихов, который используется для разложения света в спектр за счет явления дифракции и интерференции.

2. Период дифракционной решетки $d$ можно определить двумя основными способами.

Способ 1: Расчет по известным параметрам.
Часто на дифракционной решетке или в ее паспорте указывается число штрихов $N$, приходящееся на единицу длины $L$ (например, 100 штрихов/мм). Период решетки — это расстояние между соседними штрихами, поэтому его можно вычислить по формуле:
$d = \frac{L}{N}$.
Например, если на 1 мм приходится 100 штрихов, то период решетки $d = \frac{1 \text{ мм}}{100} = 0.01 \text{ мм}$.

Способ 2: Экспериментальное определение.
Этот способ основан на использовании основного уравнения дифракционной решетки. Для этого необходимо направить на решетку свет с известной длиной волны $\lambda$ (например, от лазерной указки) и измерить угол $\phi_k$, под которым наблюдается дифракционный максимум определенного порядка $k$. Условие наблюдения максимумов имеет вид:
$d \sin\phi_k = k\lambda$,
где $d$ — период решетки, $\phi_k$ — угол дифракции, соответствующий максимуму порядка $k$, $k$ — целое число ($0, \pm1, \pm2, ...$), называемое порядком спектра, а $\lambda$ — длина волны падающего света.
Выразив из этой формулы период $d$, получим:
$d = \frac{k\lambda}{\sin\phi_k}$.
Для определения периода достаточно измерить угол $\phi_k$ для любого известного порядка $k$ (кроме нулевого) и использовать известное значение длины волны $\lambda$. Наиболее удобно проводить измерения для первого порядка ($k=1$).

Ответ: Период дифракционной решетки можно найти, разделив единицу длины на известное число штрихов на этой длине ($d = L/N$), либо определить экспериментально по формуле $d = k\lambda / \sin\phi_k$, измерив угол дифракции $\phi_k$ для максимума $k$-го порядка при освещении решетки светом с известной длиной волны $\lambda$.