Волновая оптика: интерференция, дифракция и поляризация
Задания на разность хода, максимумы дифракционной решётки и свойства двух поляризаторов.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Две одинаково поляризованные световые волны идут от синфазных когерентных источников. Разность хода до точки равна двум длинам волны. Что наблюдается в точке?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Интерференционный максимум
При целой разности хода в длинах волн колебания приходят в одинаковых фазах и усиливают друг друга.
-
Две одинаково поляризованные световые волны равной амплитуды идут от синфазных когерентных источников. Их разность хода равна 1,5 длины волны. Каков результат наложения?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Минимум интенсивности
Нечётное число полуволн в разности хода означает противофазу. При равных амплитудах колебания гасят друг друга.
-
Что должно сохраняться у двух источников света, чтобы их интерференционная картина оставалась устойчивой?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Разность фаз
Когерентные волны имеют постоянную разность фаз. Если она быстро меняется, максимумы и минимумы смещаются и картина размывается.
-
На решётку с периодом 2 мкм нормально падает свет с длиной волны 500 нм. Чему равен синус угла максимума первого порядка?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 0,25
Длина волны 500 нм равна 0,5 мкм. По условию d sin θ = λ для первого порядка получаем 0,5 / 2 = 0,25.
-
Для решётки отношение её периода к длине волны равно 2,4. Какой наибольший порядок главного максимума возможен при нормальном падении?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Второй
Из d sin θ = mλ и ограничения sin θ ≤ 1 следует m ≤ 2,4. Наибольшее допустимое целое число — 2.
-
При одной и той же длине волны щель сужают, но её ширина остаётся больше длины волны. Как меняется угловая ширина центрального дифракционного максимума в дальней зоне?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Она увеличивается
Чем меньше ширина щели по сравнению с длиной волны, тем сильнее свет отклоняется от прямого направления. Центральная полоса становится шире.
-
Что покажет идеальная модель двух поляризаторов, если повернуть их оси пропускания на 90° друг относительно друга?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Второй поляризатор погасит прошедший через первый свет
После первого поляризатора свет поляризован вдоль его оси. У этой поляризации нет составляющей вдоль перпендикулярной оси второго.
-
Две длины волны — 450 и 650 нм — падают на одну решётку. Для обеих виден максимум первого порядка. Для какой угол больше?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Для 650 нм
Для одного порядка и одного периода решётки sin θ пропорционален длине волны. У 650 нм угол больше.
Лучевая модель удобна для зеркал и линз. Здесь понадобится волновая модель: по ней можно понять, почему в одной точке экрана колебания усиливают друг друга, а в соседней ослабляют.
В расчётах приведите длину волны и период решётки к одинаковым единицам. Если из условия максимума получается синус угла больше единицы, максимум такого порядка наблюдать нельзя.