Номер 1, страница 157 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 44. Дифракция света на щели. Дифракционная решётка. Глава 5. Волновые свойства света - номер 1, страница 157.

В О П Р О С Ы

1. Где возникает центральный максимум интенсивности при дифракции света на щели? Почему?

1. Где возникает центральный максимум интенсивности при дифракции света на щели? Почему?

Центральный максимум интенсивности при дифракции света на одной щели (в условиях дифракции Фраунгофера) возникает на экране в точке, расположенной прямо напротив центра щели. Это соответствует направлению распространения света, перпендикулярному плоскости щели, то есть для которого угол дифракции равен нулю ($\theta = 0^\circ$).

Почему?

Это явление объясняется на основе принципа Гюйгенса-Френеля. Согласно этому принципу, каждую точку волнового фронта, прошедшего через щель, можно считать источником вторичных когерентных сферических волн. Эти вторичные волны, распространяясь за щелью, интерферируют друг с другом.

В направлении, перпендикулярном щели ($\theta = 0^\circ$), все вторичные волны, испущенные из любой точки плоскости щели, проходят до экрана одинаковое расстояние. Следовательно, оптическая разность хода между любыми из этих волн равна нулю ($\Delta = 0$).

Поскольку разность хода равна нулю, все вторичные волны приходят в центральную точку экрана в одинаковой фазе. Это приводит к их сложению и максимальному усилению друг друга (конструктивная интерференция). В результате амплитуда колебаний в этой точке достигает наибольшего возможного значения, а интенсивность света, которая пропорциональна квадрату амплитуды, является максимальной. Это и есть центральный дифракционный максимум — самая яркая и широкая полоса в дифракционной картине.

Для любого другого направления ($\theta \neq 0$) возникает разность хода между вторичными волнами, и они приходят на экран с разными фазами, что приводит к их частичному или полному взаимному гашению и, как следствие, к меньшей интенсивности (боковые максимумы) или к отсутствию света (минимумы).

Ответ: Центральный максимум интенсивности возникает в направлении, перпендикулярном плоскости щели (угол дифракции $\theta = 0^\circ$), потому что в этом направлении все вторичные волны, идущие от разных точек щели, проходят одинаковое расстояние до экрана. В результате они приходят в точку наблюдения в одной фазе и интерферируют конструктивно, максимально усиливая друг друга.