Формулы по физике 11 класс: дифракция света

Дифракция света — явление огибания световыми волнами препятствий и проникновения света в область геометрической тени. В школьном курсе 11 класса основное количественное описание дифракции связано с дифракционной решёткой и условиями образования максимумов света.

Формулы: дифракция света

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Условие главных максимумов дифракционной решётки	d·sin(φ) = k·λ	d — период дифракционной решётки — расстояние между серединами соседних щелей, м φ — угол дифракции — угол между направлением на максимум и первоначальным направлением распространения света, рад k — порядок дифракционного максимума (целое число: 0, ±1, ±2 и т. д.) λ — длина волны света, м
Период дифракционной решётки	d = a + b	d — период дифракционной решётки, м a — ширина прозрачной щели, м b — ширина непрозрачного промежутка между соседними щелями, м
Число штрихов дифракционной решётки на единицу длины	N = 1/d d = 1/N	N — число штрихов решётки на единицу длины, м^-1 d — период дифракционной решётки, м
Определение длины волны по дифракционной решётке	λ = d·sin(φ)/k	λ — длина волны света, м d — период дифракционной решётки, м φ — угол дифракции, рад k — порядок дифракционного максимума (ненулевое целое число)

Когда какую формулу применять

Для определения направления главных максимумов используйте условие d·sin(φ) = k·λ.
Если известны ширина щели и непрозрачного промежутка, сначала найдите период решётки: d = a + b.
Если известно число штрихов на единицу длины, найдите период решётки по формуле d = 1/N.
Для определения длины волны используйте λ = d·sin(φ)/k. Центральный максимум имеет порядок k = 0, поэтому эту формулу для него применять нельзя.
Все длины предварительно переводите в метры. При вычислении максимального порядка учитывайте, что k — целое число, а sin(φ) не может превышать единицу.

Пример решения задачи

На дифракционную решётку с периодом 2 мкм падает перпендикулярно её поверхности свет с длиной волны 500 нм. Определите синус угла, под которым наблюдается максимум первого порядка.

Дано:

d = 2 мкм = 2·10^-6 м

λ = 500 нм = 5·10^-7 м

k = 1

sin(φ) — ?

Решение:

Используем условие главных максимумов дифракционной решётки:

d·sin(φ) = k·λ.

Выразим синус угла:

sin(φ) = k·λ/d.

Подставим значения:

sin(φ) = 1·(5·10^-7)/(2·10^-6) = 0,25.

Ответ: 0,25.