Задание 13, страница 218 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - страница 218.

Условие.

Задание 13

Наблюдение дифракции света

Цель: изучение свойств электромагнитных волн в диапазоне невидимого излучения.

Порядок выполнения

1. Возьмите небольшой кусок капроновой ленты. Капроновую ленту можно рассматривать как грубую дифракционную решётку со скрещенными линиями.

2. Включите настольную лампу и поверните её так, чтобы была видна на высоте вашего роста нить накала лампы. Отойдите от лампы по возможности подальше и рассмотрите лампу через капроновую ленту. Опишите наблюдения, сопроводив их рисунком.

3. В тёмное время суток пронаблюдайте через капроновую ленту источники света на улице: уличный фонарь, свет от удалённого окна, свет от фары автомобиля и т.д. Опишите наблюдения.

Решение.

2. При наблюдении нити накала лампы через капроновую ленту можно увидеть дифракционную картину. Так как капроновая лента состоит из взаимно перпендикулярных волокон, она действует как двумерная дифракционная решетка. В центре наблюдается яркое изображение нити накала (нулевой максимум). Вокруг этого центрального изображения виден крест, состоящий из радужных полос — спектров первого, второго и последующих порядков. В каждом спектре цвета расположены в стандартной последовательности: от фиолетового (ближе к центру) до красного (дальше от центра). Это объясняется тем, что световые волны разной длины отклоняются решеткой на разные углы в соответствии с условием максимумов дифракционной решетки $d \sin\varphi = k\lambda$, где $\lambda$ — длина волны. Красный свет с большей длиной волны отклоняется сильнее. Горизонтальная составляющая креста образуется на вертикальных нитях ленты, а вертикальная — на горизонтальных. Рисунок должен схематически изображать яркий источник света в центре, от которого в четыре стороны (вверх, вниз, влево, вправо) расходятся радужные полосы, становящиеся более тусклыми с увеличением расстояния от центра.

Ответ: Наблюдается дифракционная картина в виде креста, состоящего из радужных спектров, с ярким изображением нити накала в центре.

3. При наблюдении различных уличных источников света через капроновую ленту также будет видна дифракционная картина в виде креста, но её вид будет зависеть от характеристик источника.
Уличный фонарь: Если фонарь представляет собой точечный источник (например, светодиодный или натриевый), то наблюдается очень четкий крест из радужных полос. У натриевых ламп (желтый свет) спектр будет состоять в основном из ярких желтых линий. У светодиодных фонарей белого света спектр будет сплошным.
Свет от удалённого окна: Окно является протяженным источником света, поэтому дифракционная картина будет более размытой. Радужные полосы будут видны в основном по краям светящегося контура окна.
Свет от фары автомобиля: Фара, особенно на большом расстоянии, является практически точечным источником, поэтому она даст чёткую и яркую дифракционную картину, аналогичную той, что наблюдалась от нити накала лампы.
Во всех случаях явление объясняется дифракцией света на структуре капроновой ткани.

Ответ: Все уличные источники света при наблюдении через капроновую ленту создают дифракционную картину в виде креста из спектров, четкость и вид которой зависят от размера, удаленности и типа источника света.