Номер 3, страница 149 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные колебания и волны. § 31*. Дифракция света - номер 3, страница 149.

Условие.

3. Что представляет собой дифракционная решётка?

Решение.

Решение

Дифракционная решётка — это оптический прибор, который представляет собой совокупность большого числа параллельных, одинаковых по форме и равноудалённых друг от друга элементов (щелей, штрихов или выступов), нанесённых на прозрачную или отражающую поверхность. Основное свойство дифракционной решётки — способность разлагать падающий на неё свет в спектр, то есть разделять световые волны по их длинам.

Принцип действия решётки основан на явлениях дифракции света (огибание волнами препятствий) и последующей интерференции вторичных волн, идущих от каждой щели решётки. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждая точка щели становится источником вторичных сферических волн. Эти волны, распространяясь в пространстве, накладываются друг на друга и интерферируют. В тех направлениях, где разность хода волн от соседних щелей кратна целой длине волны, наблюдается их усиление (конструктивная интерференция), что приводит к появлению ярких дифракционных максимумов. В других направлениях волны гасят друг друга (деструктивная интерференция).

Главной характеристикой дифракционной решётки является её период (или постоянная) $\text{d}$ — расстояние между центрами двух соседних щелей. Условие, при котором наблюдаются главные максимумы интенсивности для света, падающего на решётку перпендикулярно её плоскости, определяется формулой:
$d \sin\varphi_k = k\lambda$
где:
$\text{d}$ — период решётки,
$\varphi_k$ — угол дифракции, то есть угол, под которым наблюдается максимум, отсчитываемый от нормали к решётке,
$\text{k}$ — целое число ($k = 0, \pm1, \pm2, \dots$), называемое порядком дифракционного максимума (или порядком спектра),
$\lambda$ — длина волны падающего света.

Из этой формулы видно, что угол дифракции $\varphi_k$ зависит от длины волны $\lambda$. Поэтому, если на решётку падает пучок белого света (который является смесью волн разной длины), то для каждого цвета будет своё направление максимумов. Исключение составляет центральный максимум ($k=0$), где $\varphi_0 = 0$ для всех длин волн, и он остаётся белым. Для других порядков ($k \neq 0$) белый свет разлагается в спектр, где фиолетовый свет отклоняется на наименьший угол, а красный — на наибольший. Это свойство используется в спектральных приборах для анализа состава света.

Ответ: Дифракционная решётка — это оптический прибор, представляющий собой периодическую структуру из большого числа щелей или штрихов, предназначенный для разложения света в спектр. Её действие основано на явлениях дифракции и интерференции света, а условие наблюдения максимумов интенсивности описывается формулой $d \sin\varphi_k = k\lambda$, где $\text{d}$ — период решётки, $\varphi_k$ — угол дифракции, $\text{k}$ — порядок максимума, а $\lambda$ — длина волны света.