Start › Klasy › Fizyka — Klasa 4 LO — rozszerzony › Dyfrakcja — siatka dyfrakcyjna

Dyfrakcja — siatka dyfrakcyjna

Fizyka — Klasa 4 LO — rozszerzony — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

∑Wzory 1

Siatka dyfrakcyjna (klasa 4 LO)

$$d\sin\alpha=k\lambda$$

Co liczy: położenie maksimów; $d$ — stała siatki.

📘Teoria 2

Optyka falowa — dyfrakcja i interferencja

Definicje:

Dyfrakcja: ugięcie fal przy przechodzeniu przez wąską szczelinę lub omijaniu przeszkody. Widoczna, gdy rozmiar przeszkody $\sim \lambda$.
Interferencja: nakładanie się dwóch (lub więcej) spójnych fal tego samego rodzaju.
- Wzmocnienie (konstruktywne): różnica dróg $\delta = k\lambda$ ($k \in \mathbb{Z}$)
- Wygaszenie (destruktywne): $\delta = (2k+1)\dfrac{\lambda}{2}$
Spójność: fale muszą mieć tę samą częstotliwość i stałą różnicę faz

Prosto mówiąc: Interferencja: dwie fale wodne krzyżują się — tam gdzie oba "garby" się spotkają, tworzy się wyższy garb (wzmocnienie); garb + dolina = zero (wygaszenie). Dyfrakcja: fala "zakręca za róg".

Siatka dyfrakcyjna: $d\sin\theta = k\lambda$ — wyznaczanie długości fali; stosowane w spektroskopii.
Doświadczenie Younga (dwie szczeliny): $\Delta y = \dfrac{\lambda L}{d}$ — odległość prążków interferencyjnych.

Przykład: Dwie szczeliny odległe o $d = 0{,}5$ mm, ekran w odległości $L = 2$ m, $\lambda = 600$ nm. Odległość prążków? $$\Delta y = \frac{600\cdot10^{-9} \cdot 2}{0{,}5\cdot10^{-3}} = \frac{1{,}2\cdot10^{-6}}{5\cdot10^{-4}} = 2{,}4\cdot10^{-3}\ \text{m} = 2{,}4\ \text{mm}$$

⚡ Zapamiętaj: Dyfrakcja i interferencja są dowodem na falową naturę światła (Young, 1801). Zjawiska te NIE da się wytłumaczyć modelem korpuskularnym — to fundamentalny dowód na dualizm korpuskularno-falowy.

Dyfrakcja — siatka dyfrakcyjna (klasa 4 LO)

Dyfrakcja

Uginanie światła na szczelinach i przeszkodach.

Siatka

Wiele równoległych szczelin; warunek maksimów: $d\sin\alpha=k\lambda$.

Zastosowanie

Pomiar długości fali, spektroskopia.

🧩Quizy 1

▶Dyfrakcja i siatka dyfrakcyjna — quiz8 pyt. trudny

✍Zadania dodatkowe 6

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr 1

Wyjaśnij, na czym polega dyfrakcja światła i do czego służy siatka dyfrakcyjna.

Zadanie nr 2

Na siatkę dyfrakcyjną o stałej $d = 2\ \mu\text{m}$ pada światło o długości fali $\lambda = 0{,}5\ \mu\text{m}$. Pod jakim kątem powstanie prążek pierwszego rzędu ($n=1$)? (Podaj $\sin\theta$.)

Zadanie nr 3

Dlaczego płyta CD mieni się barwami tęczy w świetle białym?

Zadanie nr FZ22.2

Siatka dyfrakcyjna ma $500$ rys na milimetr. Oblicz jej stałą.

Zadanie nr FZ22.4

Rozważamy zjawiska falowe światła. Oceń prawdziwość stwierdzeń.

Zjawisko polaryzacji dowodzi poprzeczności fal świetlnych.
Interferencja i dyfrakcja świadczą o falowej naturze światła.
Falę dźwiękową rozchodzącą się w powietrzu można spolaryzować.

Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.

P/P/P 1. P, 2. P, 3. P

P/P/F 1. P, 2. P, 3. F

P/F/P 1. P, 2. F, 3. P

P/F/F 1. P, 2. F, 3. F

F/P/P 1. F, 2. P, 3. P

F/P/F 1. F, 2. P, 3. F

F/F/P 1. F, 2. F, 3. P

F/F/F 1. F, 2. F, 3. F

Zadanie nr FZ22.6

Na siatkę dyfrakcyjną o stałej $2\ \mu$m pada prostopadle światło o długości $500$ nm. Oblicz kąt ugięcia w pierwszym rzędzie oraz liczbę widocznych rzędów.

📄Zadania z arkuszy 0

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Brak zadań z arkuszy do tego tematu.