Номер 2, страница 147, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

2. Какой прибор называется дифракционной решеткой? Где и в каких целях он применяется?

Дифракционная решетка – это оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа параллельных, равноотстоящих друг от друга очень узких щелей или штрихов, нанесенных на прозрачную или отражающую поверхность. Принцип действия решетки основан на явлениях дифракции и интерференции света. Когда световая волна проходит через решетку (пропускающая решетка) или отражается от нее (отражательная решетка), она разлагается в спектр, то есть разделяется на составляющие ее монохроматические волны разной длины.

Основное свойство дифракционной решетки – способность разделять свет по длинам волн (цветам) с гораздо большей эффективностью, чем призма. Положение и яркость дифракционных максимумов (ярких полос) определяются условием:

$d \sin\phi = k\lambda$

где $d$ – период решетки (расстояние между соседними щелями), $\phi$ – угол, под которым наблюдается максимум, $k$ – порядок максимума (целое число), $\lambda$ – длина волны света.

Применение дифракционных решеток очень широко благодаря их способности к спектральному анализу:

1. Научные исследования (спектроскопия): Дифракционные решетки являются ключевым элементом в спектрометрах и спектрографах – приборах для анализа спектрального состава излучения.

• В астрономии с их помощью определяют химический состав, температуру, давление и скорость движения звезд, галактик и других космических объектов по их спектрам излучения или поглощения.

• В химии и физике спектральный анализ позволяет точно определять состав веществ, контролировать ход химических реакций, изучать структуру атомов и молекул.

2. Монохроматоры: Эти приборы используются для выделения узкого участка спектра (практически монохроматического света) из источника с широким спектром. Дифракционная решетка разлагает свет в спектр, а выходная щель прибора "вырезает" нужную длину волны. Это необходимо для многих лабораторных экспериментов.

3. Телекоммуникации: В волоконно-оптических линиях связи применяются технологии спектрального уплотнения каналов (WDM). Дифракционные решетки используются для объединения (мультиплексирования) и разделения (демультиплексирования) нескольких информационных каналов, каждый из которых передается на своей длине волны, в одном оптическом волокне.

4. Лазерная техника: Решетки могут использоваться для управления длиной волны лазерного излучения (в перестраиваемых лазерах), а также для сжатия лазерных импульсов с целью получения сверхкоротких импульсов очень высокой мощности.

5. Бытовое и защитное применение: Поверхность CD или DVD-диска представляет собой отражательную дифракционную решетку, что и создает радужные переливы цвета при ее освещении. Этот же принцип используется для создания защитных элементов на денежных купюрах, документах, банковских картах в виде голограмм или кинеграмм, которые трудно подделать.

Ответ: Дифракционная решетка – это оптический прибор, состоящий из множества параллельных штрихов или щелей, который разлагает свет в спектр. Он применяется в научных приборах (спектрометрах) для анализа состава веществ, в астрономии, в телекоммуникациях для уплотнения каналов связи, в лазерной технике, а также для создания защитных голограмм на документах и декоративных эффектов.