Номер 2, страница 256 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 9. Излучение и спектры. Параграф 68. Шкала электромагнитных волн. Обсудить в классе - номер 2, страница 256.

Условие.

Вспомните, в каком случае мы наблюдаем чёткую дифракционную картину. Благодаря какому свойству рентгеновских лучей можно исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры?

Решение.

Решение 2.

Вспомните, в каком случае мы наблюдаем чёткую дифракционную картину.

Чёткая дифракционная картина наблюдается тогда, когда длина волны ($\lambda$) соизмерима с размером препятствия или отверстия ($d$) или превышает его. Дифракция — это явление огибания волнами препятствий. Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волна распространяется практически прямолинейно (в рамках геометрической оптики), и отклонения от прямолинейности незначительны. Когда же размеры препятствия становятся сравнимы с длиной волны, волна заметно огибает его, и за препятствием происходит интерференция вторичных волн, что и создаёт характерный узор из чередующихся максимумов и минимумов интенсивности — дифракционную картину.

Условие для отчётливого наблюдения дифракции:

$d \le \lambda$

Ответ: Чёткая дифракционная картина наблюдается, когда размеры препятствий соизмеримы с длиной волны или меньше её.

Благодаря какому свойству рентгеновских лучей можно исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры?

Исследовать пространственное расположение атомов и «увидеть» молекулярные структуры можно благодаря тому, что длина волны рентгеновских лучей очень мала и соизмерима с межатомными расстояниями в кристаллах и молекулах.

Длина волны рентгеновского излучения составляет примерно $10^{-11} – 10^{-8}$ м. Расстояния между соседними атомами в твёрдых телах как раз имеют такой же порядок величины (около $10^{-10}$ м). Из-за этого упорядоченная структура атомов в кристалле действует для рентгеновских лучей как естественная трёхмерная дифракционная решётка.

Пропуская рентгеновские лучи через исследуемый кристаллический образец, можно наблюдать явление дифракции. На фотопластинке или детекторе формируется уникальная дифракционная картина (рентгенограмма), состоящая из множества упорядоченных пятен. Анализируя положение и яркость этих пятен (этот метод называется рентгеноструктурным анализом), учёные могут математически восстановить трёхмерную структуру молекулы, то есть определить точные координаты каждого атома в пространстве.

Ответ: Благодаря свойству иметь очень короткую длину волны, соизмеримую с межатомными расстояниями, что позволяет рентгеновским лучам дифрагировать на кристаллической решётке вещества.