Номер 2, страница 220 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 58. Дифракционная решётка. Глава 7. Световые волны - номер 2, страница 220.

Условие.

2. Что вы увидите, посмотрев на электрическую лампочку сквозь птичье перо?

Решение.

Решение 2.

Решение

Если посмотреть на источник света, такой как электрическая лампочка, сквозь птичье перо, можно наблюдать физическое явление, называемое дифракцией света.

Птичье перо имеет сложную структуру, состоящую из центрального стержня, от которого отходят бородки, а от них — более мелкие ворсинки. Эти ворсинки расположены очень близко друг к другу и образуют упорядоченную структуру с множеством параллельных щелей. Такая структура для проходящего через нее света работает как естественная дифракционная решетка.

Дифракционная решетка — это оптический прибор, который разлагает свет в спектр. Когда белый свет от лампочки (представляющий собой смесь электромагнитных волн разной длины) проходит через перо, световые волны разных цветов (с разной длиной волны) отклоняются на разные углы. Это явление описывается условием максимумов дифракционной решетки:

$d \sin\theta = k\lambda$

где $d$ — это расстояние между соседними ворсинками (период решетки), $\theta$ — угол отклонения света, $k$ — целое число, называемое порядком спектра (0, 1, 2, ...), а $\lambda$ — длина волны света.

Из формулы следует, что угол отклонения $\theta$ тем больше, чем больше длина волны $\lambda$. В видимом спектре наибольшую длину волны имеет красный свет, а наименьшую — фиолетовый. Поэтому красный свет будет отклоняться на самый большой угол, а фиолетовый — на самый малый.

В результате мы увидим не просто изображение лампочки, а целую дифракционную картину. В центре будет находиться яркое белое изображение лампочки (нулевой максимум, $k=0$), так как при $\theta=0$ все цвета сходятся в одной точке. По обе стороны от центрального изображения будут видны радужные полосы — спектры первого, второго и последующих порядков. В каждом из этих спектров цвета будут располагаться от фиолетового (ближе к центру) до красного (дальше от центра).

Ответ: Посмотрев на электрическую лампочку сквозь птичье перо, можно увидеть дифракционную картину: яркое изображение лампочки в центре, а по обеим сторонам от него — радужные полосы (спектры), в которых фиолетовый цвет расположен ближе к центру, а красный — дальше.