2. Исследование дифракции света

Компьютерная модель, которая используется в работе, соответствует установке для наблюдения дифракции света на круглом отверстии, длинной щели, шарике и игле.

Контрольное задание 1

Теперь вы должны выполнить указанный преподавателем вариант следующего задания. Полученные результаты необходимо занести в лабораторную тетрадь.

Вариант 1.

Найти число m зон Френеля, которые открывает отверстие радиуса R = 4,3 мм для точки, находящейся на расстоянии L = 10 м от центра отверстия, в случае, если волна, падающая на отверстие, плоская, а ее длина: 1) ₁ = 380 нм, 2) ₂ = 760 нм.

Вариант 2.

На непрозрачную преграду с отверстием радиуса R₁ = 1 мм падает монохроматическая плоская световая волна. На расстоянии от преграды до установленного за ней экрана L = 10 м, в центре дифракционной картины наблюдается максимум интенсивности. При увеличении радиуса отверстия до значения R₂ = 4,3 мм максимум интенсивности сменяется минимумом. Определить длину волны  света.

Вариант 3.

На пути плоской световой волны с длиной  = 380 нм помещена непрозрачная плоскость, в которой имеется длинная щель ширины d = 6,8 мм. За преградой на расстоянии L = 10 м от нее поставлен экран, на котором находится точка P. Требуется определить число зон, открываемых щелью для точки экрана P, расположенной против середины щели.

Вариант 4.

Свет от монохроматического источника ( = 600 нм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием. Диаметр отверстия 2R = 4,8 мм. За диафрагмой на расстоянии L = 10 м от нее находится экран. 1) Сколько зон Френеля m укладывается на отверстии диафрагмы? 2) Каким будет центр дифракционной картины на экране: темным или светлым?

Вариант 5.

На диафрагму с круглым отверстием, радиус которого R = 2,8 мм падает нормально параллельный пучок монохроматического света ( = 450 нм). На расстоянии L = 10 м между диафрагмой и экраном в центре дифракционной картины наблюдается темное пятно. При каком наибольшем радиусе отверстия R_max в центре дифракционной картины еще будет наблюдаться темное пятно?

Вариант 6.

На щель шириной d = 2,3 мм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны  = 500 нм. Найти расстояния от центра дифракционной картины до ближайших трех минимумов освещенности.

Вариант 7.

На щель шириной d = 2,8 мм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны  = 400 нм. Найти ширину изображения щели на экране, удаленном от щели на L = 10 м. Шириной изображения считать расстояние между первыми дифракционными максимумами, расположенными по обе стороны от главного максимума освещенности.

Вариант 8.

На щель падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны  = 475 нм. Ширина щели равна d = 2,3 мм. Под каким углом будет наблюдаться третий дифракционный минимум света?

Вариант 9.

Какой должна быть ширина щели d, чтобы первый дифракционный минимум наблюдался на экране, удаленном на L = 10 м, на расстоянии x = ±2 мм от центра дифракционной картины при освещении: 1) красным светом (₁ = 650 нм), 2) синим светом (₂ = 450 нм)?

Вариант 10.

Плоская световая волна падает нормально на непрозрачную плоскую преграду, в которой имеется щель шириной d = 2,4 мм. За преградой расположен экран. Волновые поверхности, преграда и экран параллельны друг другу. Расстояние между преградой и экраном L = 10 м. Длина волны  = 500 нм. Показатель преломления среды практически равен 1. Условия когерентности соблюдены. Определить:

1) ширину центрального дифракционного максимума;

2) расстояние между серединами 1-го и 2-го дифракционных максимумов.

Вариант 11.

Найти число m зон Френеля, которые закрывает шарик радиуса R = 4 мм для точки, находящейся на расстоянии L = 10 м от центра шарика, в случае, если волна, падающая на шарик, плоская, а ее длина 1) ₁ = 400 нм, 2) ₂ = 700 нм.

Вариант 12.

На длинную иглу толщиной d = 2 мм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны  = 400 нм. 1) Найти ширину изображения (тени) иглы на экране, удаленном от щели на L = 10 м, и число m зон, закрываемых иглой для точки экрана P, расположенной против середины иглы. 2) Каким будет центр дифракционной картины на экране: светлым или темным?

Теперь можно перейти ко второй части лабораторной работы.