. Плоская монохроматическая волна с длиной волны
λ = 400 нм падает на непрозрачную пластину с двумя очень маленькими отверстиями перпендикулярно пластине. За пластиной расположен экран, на котором наблюдается интерференционная картина. В точке А (см. рисунок) разность хода лучей отверстия, составляет
d1—d2 = 800 нм. В точке А наблюдается:
1) интерференционный максимум
2) интерференционный минимум
3) промежуточная между максимумом и минимумом интенсивность
4) среди приведенных ответов нет правильного
Интерференция – это явление, при котором две или более волн находятся в одной точке пространства и наложаются друг на друга. При этом происходит их сложение или вычитание, в зависимости от разности фаз.
В данной задаче рассматривается интерференция световых волн. Для возникновения интерференции необходимо, чтобы волны были когерентными (т.е. имели одинаковую частоту и фазу).
Из условия задачи следует, что на непрозрачной пластине есть два очень маленьких отверстия. Это означает, что через каждое отверстие проходит световая волна и после пластины встречаются на экране.
Разность хода лучей, падающих на экран из двух отверстий, обозначена как d1 - d2 и равна 800 нм (нанометров).
Теперь рассмотрим формулу для определения разности хода и условия для возникновения интерференционной картины:
д * sin(θ) = (m + 1/2) * λ,
где д - расстояние между отверстиями (или щелями),
θ - угол, под которым наблюдается интерференционная картина относительно нормали к пластине,
m - порядок интерференционной картины (целое число),
λ - длина волны света.
В данной задаче длина волны света (λ) равна 400 нм. Из условия вопроса неизвестны угол (θ) и расстояние между отверстиями (д), но разность хода лучей (d1 - d2) равна 800 нм.
Теперь рассмотрим возможные варианты ответов:
1) интерференционный максимум
2) интерференционный минимум
3) промежуточная между максимумом и минимумом интенсивность
4) среди приведенных ответов нет правильного
Чтобы определить, на какую из вариантов ответа падает интерференционная картина в точке А, нужно рассмотреть значение разности хода (d1-d2) и формулу для условия интерференции:
d * sin(θ) = (m + 1/2) * λ.
Учитывая, что значение (d1-d2) равно 800 нм, можно записать:
d * sin(θ) = (m + 1/2) * λ.
Теперь рассмотрим значимые факты:
1) Если разность хода равна (2m) * λ, где m - целое число, то интерференционная картина будет максимальной.
2) Если разность хода равна (2m + 1/2) * λ, то интерференционная картина будет минимальной.
В нашем случае разность хода (d1-d2) равна 800 нм.
Так как в формуле для интерференции разность хода выражается через (m + 1/2) * λ, то в данном случае невозможно, чтобы было m, удовлетворяющая условию (2m) * λ.
Таким образом, правильный ответ - 2) интерференционный минимум. В точке А наблюдается интерференционный минимум.
Предоставленное обоснование и пошаговое решение должны помочь школьнику понять, каким образом можно решить данную задачу и дать основания для выбора правильного ответа.