Дифракция. Дифракционна решетка

Проверете се: 20 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

1. Кога дифракцията на вълните е забележима?

   • Само при много големи препятствия
   • Само във вакуум
   • Когато размерите на препятствието са съизмерими с дължината на вълната
   • Само при звукови вълни

   Отговор: При препятствия, сравними с λ

   Тогава вълните осезаемо навлизат в областта на геометричната сянка.

2. Защо можем да чуем човек зад ъгъла, но не можем да го видим?

   • Звуковите вълни са много по-дълги от светлинните и се огъват около препятствията
   • Звукът е по-бърз от светлината
   • Светлината не се отразява
   • Звукът не е вълна

   Отговор: Звуковите вълни са много по-дълги

   Дължината на звуковите вълни е от сантиметри до метри, а на светлината е под 1 μm.

3. Кой учен развива вълновата теория на дифракцията в началото на XIX век?

   • Исак Нютон
   • Йоханес Кеплер
   • Галилео Галилей
   • Огюстен Френел

   Отговор: Огюстен Френел

   Принципът на Хюйгенс-Френел обяснява дифракцията.

4. Как се изменя централният дифракционен максимум от тесен процеп, ако процепът се стесни?

   • Стеснява се
   • Не се изменя
   • Разширява се
   • Изчезва

   Отговор: Разширява се

   Колкото по-тесен е процепът, толкова по-силно се отклонява светлината.

5. Кое явление ограничава най-малките детайли, които може да различи оптичен микроскоп?

   • Дисперсията
   • Дифракцията на светлината
   • Пълното вътрешно отражение
   • Фотоефектът

   Отговор: Дифракцията

   Детайли, по-малки от около половин дължина на вълната, не могат да се различат.

6. Какво е дифракция?

   • Разлагане на светлината на цветове
   • Отражение от огледало
   • Заобикаляне на препятствия от вълните и навлизане в областта на геометричната сянка
   • Поглъщане на светлината

   Отговор: Заобикаляне на препятствия от вълните и навлизане в областта на геометричната сянка

   При дифракция вълните се отклоняват от праволинейното разпространение около ръбовете на препятствия.

7. Какво се вижда на екрана, когато светлина минава през тесен процеп?

   • Само една остра ивица с размера на процепа
   • Широк централен максимум и по-слаби странични ивици
   • Равномерно осветен екран
   • Цветна дъга без ивици

   Отговор: Широк централен максимум и по-слаби странични ивици

   Централният дифракционен максимум е най-ярък и най-широк, а встрани има по-слаби максимуми.

8. Кое от изброените е проява на дифракция?

   • Дъгата
   • Миражът
   • Сянката по пладне
   • Приемането на дълги радиовълни зад хълм

   Отговор: Приемането на дълги радиовълни зад хълм

   Дългите радиовълни имат дължина, сравнима с размерите на хълмовете, и ги заобикалят.

9. Защо радиотелескопите имат огромни антени (десетки и стотици метри)?

   • За да подобрят разделителната способност, ограничена от дифракцията на дългите вълни
   • За да са по-евтини
   • Защото радиовълните са много слаби само на Земята
   • За да се виждат отдалеч

   Отговор: За да подобрят разделителната способност, ограничена от дифракцията на дългите вълни

   Разделителната способност зависи от λ/D; радиовълните са дълги, затова D трябва да е много голям.

10. Какво е светлото петно на Араго (Поасон)?

    • Тъмна точка в центъра на малък отвор
    • Отражение от огледало
    • Светла точка в центъра на сянката на малък кръгъл диск
    • Слънчев ореол

    Отговор: Светла точка в центъра на сянката на малък кръгъл диск

    Вълните, дифрагирали от ръба на диска, пристигат в центъра на сянката в една фаза и дават светло петно.

11. Какво представлява дифракционната решетка?

    • Една призма
    • Два процепа
    • Вдлъбнато огледало
    • Много успоредни еднакви процепи на равни разстояния

    Отговор: Множество еднакви успоредни процепи

    Разстоянието между съседни процепи се нарича период на решетката.

12. Кое е условието за главен максимум при дифракционна решетка?

    • d·sin θ = (2k + 1)λ/2
    • d·sin θ = kλ
    • d = kλ·sin θ
    • sin θ = d/λ

    Отговор: d·sin θ = kλ

    d е периодът, k е порядъкът на максимума.

13. Решетка има 200 процепа на 1 mm и се осветява с λ = 500 nm. Колко е sin θ за максимума от втори порядък?

    • 0,2
    • 0,1
    • 0,4
    • 0,05

    Отговор: 0,2

    d = 1/200 mm = 5 μm; sin θ = 2·0,5/5 = 0,2.

14. Решетка с период 2 μm се осветява с λ = 600 nm. Кой е най-високият порядък на наблюдаваните максимуми?

    • 4
    • 2
    • 6
    • 3

    Отговор: 3

    k ≤ d/λ = 2/0,6 ≈ 3,3, затова k_max = 3.

15. Кой цвят се отклонява най-силно от дифракционна решетка в един и същи порядък?

    • Червеният
    • Виолетовият
    • Зеленият
    • Всички еднакво

    Отговор: Червеният

    sin θ = kλ/d, а червената светлина има най-голяма λ.

16. Как се нарича разстоянието между съседните процепи на дифракционната решетка?

    • Дължина на вълната
    • Период (константа) на решетката
    • Порядък
    • Амплитуда

    Отговор: Период (константа) на решетката

    Периодът d е сумата от ширината на един процеп и един непрозрачен участък.

17. Решетка има 500 процепа на 1 mm. Колко е периодът ѝ?

    • 0,5 μm
    • 5 μm
    • 20 μm
    • 2 μm

    Отговор: 2 μm

    d = 1 mm / 500 = 0,002 mm = 2 μm.

18. Какъв е цветът на централния (нулевия) максимум при бяла светлина?

    • Бял
    • Червен
    • Виолетов
    • Зелен

    Отговор: Бял

    При k = 0 всички дължини на вълната имат максимум в една и съща посока и се събират в бяло.

19. Защо дифракционната решетка дава по-ярки и по-тесни максимуми от два процепа?

    • Защото процепите са по-широки
    • Защото решетката е от метал
    • Защото светлината от много процепи се наслагва
    • Защото решетката поглъща част от светлината

    Отговор: Защото светлината от много процепи се наслагва

    При много процепи вълните се усилват само в точни посоки и максимумите стават остри и ярки.

20. Максимумът от първи порядък за λ = 500 nm е под ъгъл 30°. Колко процепа на 1 mm има решетката?

    • 500
    • 1000
    • 2000
    • 250

    Отговор: 1000

    d = λ/sin 30° = 500 nm / 0,5 = 1 μm, значи на 1 mm има 1000 процепа.