Лазерный луч зеленого света падает перпендикулярно на дифракционную решетку. На линии АВС экрана (см. рисунок) наблюдается серия зеленых пятен.

Какие изменения произойдут в расположении пятен на экране при замене лазерного луча зеленого света на лазерный луч красного света?

Для  решения этой задачи, вспомним формулу дифракционной решётки а также приближение, которое часто используется при решении задач подобного типа: sina = tga.

Неплохо будет вспомнить вид картинки, которая получается при прохождении светом дифракционной решётки.

Заменяя tga отношением, x/L, имеем:Отсюда выразим х:Теперь остается вспомнить соотношение между длинам волн красного и зелёного цветов. При замене  зелёного луча на красный, длина световой волны увеличивается. Так как х — расстояние от главного максимума до максимума k — го порядка прямо пропорционально длине волны, следовательно, максимумы раздвинутся от центрального. То есть ширина наблюдаемой дифракционной картинки увеличится.

Это и будет ответом на задачу.

Запись Вид дифракционной картинки впервые появилась Физика дома.

С помощью тонкой собирающей линзы получают действительное и увеличенное изображение плоского предмета. Если предмет находится на расстоянии d1 = 6 см, то изображение получается увеличенным в 2 раза. На сколько надо сместить предмет, чтобы получить изображение, увеличенное в 10 раз?

Для решения этой задачи, во-первых, нужен рисунок. Желательно нарисовать два рисунка. Второй рисуется аналогично первому. Причём, надо сообразить, что раз размер изображения предмета увеличился, следовательно предмет стал находиться ближе к фокусу ( то есть перемещение предмета идёт между двумя точками: двойным фокусом и фокусом).

Во-вторых, необходимо записать формулы тонкой линзы для обоих случаев и формулы линейного увеличения (сначала, желательно, в общем виде, потом в частном — применительно к задаче). Г — линейное увеличение: в первом случае равно 2, во втором случае — 10.

В итоге получается система, состоящая из четырёх уравнений, которую надо решить относительно разности d1-d2.

Решать получившуюся систему уравнений можно любым удобным способом. Для удобства решения можно сразу же подставить численные значения Г₁ и Г₂, то есть записать соотношения между d₁ и f₁, d₂ и f₂  : f₁ = 2d₁, f₂ = 10d₂.

Запись Получение изображений в линзах впервые появилась Физика дома.

При освещении дифракционной решетки с периодом d ,белым светом на экране получается дифракционная картина в виде центрального максимума белого света и побочных цветных максимумов. Объясните, в каком порядке расположены цвета в побочных максимумах. Как изменится вид дифракционной картины при замене дифракционной решётки, используемой при проведении опытов,  решёткой с периодом 2d? Ответ поясните, объяснив какими физическими закономерностями Вы пользовались.

Для ответа на вопрос, необходимо знать формулу дифракционной решётки и представлять вид той дифракционной картины, которая будет наблюдаться на экране. Кроме этого, надо знать диапазон длин волн для видимой части спектра (длина волны красного света — 750 нм, длина волны фиолетового — 400 нм).

Итак, запишем формулу дифракционной решётки.Поскольку угол, под которым мы наблюдаем дифракционный максимум k — го порядка мал, используем формулы приближённого вычисления. Имеем:где х — это расстояние от центрального максимума до максимума k-го порядка, а L — расстояние от дифракционной решётки до экрана. Заменяя sin  угла отношением длин х и L, получаем:Отсюда определяем х. Имеем:Эту последнюю формулу и будем использовать для ответа на вопрос, поставленный в задаче.

Из формулы видно, что расстояние от центрального максимума до максимума k-го порядка прямо пропорционально длине волны. Следовательно, для максимума одного и того же порядка фиолетовые лучи будут находиться ближе к центральному максимуму, а красные — дальше (почти в два раза). То есть расположение цветов в побочных максимумах от центрального будет следующее: фиолетовый, синий, голубой, зелёный, желтый, оранжевый и красный).

Для ответа на второй вопрос, исследуем зависимость расстояния х от периода дифракционной решётки. Из формулы видно, что зависимость обратная. А значит, что при замене дифракционной решетки с периодом d на решётку с периодом 2d, дифракционная картина изменится: дифракционные максимумы сместятся ближе к центру.

Запись Задача по теме «Волновая оптика» впервые появилась Физика дома.

Кинооператор снимает автомобиль, движущийся со скоростью v = 54 км/ч на расстоянии d = 30 м от него. Фокусное расстояние объектива кинокамеры F = 13 мм. Какова должна быть экспозиция t, чтобы размытость контуров изображения не превышала 0,05 мм?

Сейчас, когда техника шагнула далеко вперёд, эта задача может быть не совсем понятна учащимся. Поскольку цифровая техника «начала думать» за человека. Чтобы сделать снимок или сфотографировать объект, достаточно взять камеру (фотоаппарат), включить её и нажать на кнопку «Съемка». Отдав в салон, получаем готовый снимок.

А в 70-е, 80-е годы прошлого столетия, половина страны (у нас пол-класса ходили в фото кружок) занималась фотографией. «Смена», «Зениты», «ФЭТы», «Киев», «Вилия — авто» — фотоаппараты, которые были почти в каждой семье, заставляли думать. И понятие «выдержка» или «время экспозиции» у тогдашних школьников — особой сложности не вызвало бы. Я не хочу никого обидеть, но это было именно так.

При съёмке, шторка, отделяющая фотоплёнку от «белого света», открывалась, и через диафрагму (тоже устанавливалась вручную) падал световой поток на фотоплёнку. Далее шёл ещё более занимательный процесс проявления плёнки, закрепления, печати фотографии, их глянцевания. И практически всё это происходило в темной комнате (при печати использовали фонарь с красным светофильтром. Чисто физический вопрос любознательным: почему использовался красный светофильтр?).

После того, как с теорией немного разобрались, переходим к рисунку, без которого выполнить задачу просто невозможно.

Рисуем неподвижный автомобиль, и, на этом же рисунке, положение автомобиля спустя некоторое время. Чтобы выразить неизвестную, записываем отношение сторон из подобия треугольников. А так же используем формулу тонкой линзы для определения расстояния от линзы до изображения.

Решая систему получившихся уравнений, определяем неизвестную.

Как видно, задача не настолько сложна, если знать понятие «выдержка» или «время экспозиции».

Интерено! Время экспозиции на фотоаппарате задавалось цифрами 1, 15, 30, 60, 125, 250. Это означало, что время открытия шторки соответственно было равно 1, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250 секунды. То есть чем быстрее двигался предмет, тем большую выдержку надо было ставить.

Запись Съемка движущегося автомобиля впервые появилась Физика дома.

Линза, фокусное расстояние которой равно 20 см, дает на экране изображение предмета с четырехкратным увеличением. Экран подвинули к линзе вдоль ее главной оптической оси на 40 см. Затем при неизменном положении линзы передвинули предмет, чтобы изображение снова стало резким. На сколько сдвинули предмет относительно его первоначального положения? Каково увеличение во втором случае?

Строить изображение в тонких линзах на уроках физики учат ещё в 8-м классе. А вот в 11-м уже решаются задачи с использованием формулы тонкой линзы.

Основная проблема при решении задач заключается в том, что учащиеся с большой неохотой делают рисунки к задачам. А правильно выполненный рисунок является гарантией правильного решения задач подобного рода.

Эта задача не является исключением.

Здесь необходимо выполнить два рисунка! Причём положение линзы на главной оптической оси не изменяется! Изменяется положение предмета на главной оптической оси, и, соответственно, расположение изображения (экрана).

Выполнив два рисунка, записываем уравнение тонкой линзы для обоих случаев, формулы линейного увеличения и формулу, связывающую параметры, заданные в условии задачи (расстояния f от линзы до изображения).

Остаётся решить систему получившихся уравнений относительно неизвестных величин. Решать систему можно любыми известными способами.

Запись Задача с линзой впервые появилась Физика дома.

Под медленно движущимся кораблем с вертикальными бортами плывет разведчик в легком водолазном костюме. Ширина корабля 4 м, глубина погружения его днища 1,5 м небо затянуто сплошным облачным покровом, полностью рассеивающим солнечный свет. На каком минимальном расстоянии от днища должен держаться разведчик, чтобы его не могли увидеть находящиеся вокруг него другие водолазы. Рассеиванием света водой и размерами водолаза пренебречь. Показатель преломления воды относительно воздуха принять равным 4/3.

Для решения задачи необходимо сделать рисунок для того, чтобы понять о каком расстоянии идёт речь в задаче. Так как небо покрыто сплошным облачным покровом, то лучи падают на поверхность воды под разными углами, в том числе под углом 90 градусов. Такой луч, попадая в воду, будет распространяться под определённым углом — углом полного внутреннего отражения. (Используем такое свойство световых лучей, как обратимость).

Выполнив рисунок и записав закон преломления света, чисто геометрически определяем искомую глубину нахождения разведчика-водолаза.

И для того, чтобы получить конечный результат, необходимо вспомнить математику. А конкретно связать между собой функции sin и tg. Определять arcsin угла с помощью инженерного калькулятора при решении задач подобного рода — не рекомендуется. (Предложенные способ через основное тригонометрическое тождество — не единственный.)

Запись Задача про разведчиков-водолазов впервые появилась Физика дома.

Тонкая линза дает действительное изображение предмета АВ на экране Э (см. рис. 1). Что произойдет с изображением предмета на экране, если верхнюю половину линзы закрыть куском черного картона К (см. рис.2). Постройте изображение предмета в обоих случаях, указав какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Чтобы получить изображение предмета, необходимо указать положение фокусов.

По построению в первом случае проблем практически не возникает. Для построения изображения используем правила, знакомые с курса физики 8-го класса.

А вот со вторым рисунком — сложности. А надо-то всего вспомнить, как строится изображение точки, находящейся на главной оптической оси линзы и понять, что любое тело состоит из бесчисленного множества точек, являющихся источниками света (отражённого).

И задача с построением — решается!

Запись Построение изображения в тонких линзах впервые появилась Физика дома.