какие излучения обладают способностью к дифракции

Итоговая контрольная работа по физике для 11 класса

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Коды правильных ответов

Определите направление сил, действующих на проводник с током в магнитном поле (рис. 1).

А. вверх Б. вниз В. вправо Г. влево Д. определить невозможно

2. Определите величину и направление силы Лоренца, действующей на протон в изображенном на рис. 2 случае. В = 80 мТл, v = 200 км/с.

А. 5,12 * 104 Н, влево Б. 2,56*104Н, вниз В. 2,5*108 Н, вниз Г.2,56*104 Н, вверх Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

3.Какой из рисунков (рис. 3) соответствует случаю возникновения магнитного поля при возрастании напряженности электрического поля?

Рис. 3 1 2 3 4 5

4. Проводник МN с длиной активной части 1 м и сопротивлением 2 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Проводник подключен к источнику с ЭДС 1 В (внутренним сопротивлением источника можно пренебречь). Какова сила тока в проводнике, если проводник покоится?

А. 0,5 А Б. 2 А В. 20 А Г. 0,2 А Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

5. На рис. 4 представлен график зависимости от времени координаты х тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси Ох. Чему равен период колебаний тела?

Рис 4. х, м

А. 1 с. Б. 2 с. В. 3 с. Г. 4 с. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

6. Как изменится частота колебаний математического маятника, если его длину увеличить в 4 раза?

А. Не изменится. Б. Увеличится в 2 раза. В. Увеличится в 4 раза. Г. Уменьшится в 2 раза. Д. Уменьшится в 4 раза.

7. Какие из перечисленных ниже волн являются поперечными: 1 – волны на поверхности воды, 2 – звуковые волны, 3 – радиоволны, 4 – ультразвуковые волны в жидкостях?

А. Только 1-ое. Б. 1 и 3. В. 2 и 4. Г. 1,2,3, и 4. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

8. На рис. 5 представлен профиль волны в определенный момент времени. Чему равна длина волны?

А. 0,1 м. Б. 0,2 м. В. 2 м. Г. 4 м. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

9. Частота колебаний источника воны равна 0,2 с-1, скорость распространения волны 10 м/с. Чему равна длина волны?

А. 0,02 м. Б. 2 м. В. 50 м. Г. По условию задачи длину волны определить нельзя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

10. В идеальном электрическом колебательном контуре емкость конденсатора 2 мкФ, а амплитуда напряжения на нем 10 В. В таком контуре максимальная энергия магнитного поля катушки равна:

11. Каким должен быть угол падения светового луча, чтобы отраженный луч составлял с падающим лучом угол 50˚?

12. При переходе луча из первой среды во вторую угол падения равен 60˚, а угол преломления 30˚. Чему равен относительный показатель преломления второй среды относительно первой?

А. 0,5. Б. √3/3 В. √3 Г. 2. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

13. Показатели преломления относительно воздуха для воды, стекла, и алмаза соответственно равны 1,33, 1,5, 2,42. В каких из этих веществ предельный угол полного отражения при выходе в воздух имеет максимальное значение?

А. В воде. Б. В стекле. В. В алмазе. Г. Во всех трех веществах одинаковое. Д. Ни в одном веществе полного отражения не будет.

14. На рис. 6 показано положение линзы, ее главной оптической оси, главных фокусов и предмета МN. Где находится изображение предмета, создаваемое линзой?

А. В области 1. Б. В области 2. В. В области 3. Г. В области 4. Д. В области 5.

15. С помощью собирающей линзы получили изображение светящейся точки. Чему равно фокусное расстояние линзы, если d = 0,5 м, ƒ = 1 м?

А. 0,33 м. Б. 0,5 м. В. 1,5 м. Г. 3 м. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

16. По условию предыдущей задачи определите, чему равно увеличение?

А. 0,33. Б. 0,5. В. 1,5. Г. 2. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

17. Свет какого цвета обладает наибольшим показателем преломления при переходе из воздуха в стекло?

А. Красного. Б. Синего. В. Зеленого. Г. Фиолетового. Д. У всех одинаковый.

18. На какой из схем (рис. 7) правильно представлен ход лучей при разложении пучка белого света стеклянной призмой?

А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. На всех схемах неправильно.

20. Какие излучения из перечисленных ниже обладают способностью к дифракции: 1-видимый свет, 2-радиоволны, 3-рентгеновские лучи, 4-инфракрасные лучи?

21. Разность фаз двух интерферирующих лучей равна π/2. Какова минимальная разность хода этих лучей?

24. Снимаются вольтамперные характеристики вакуумного фотоэлемента. Максимальному числу фотонов, падающих на фотокатод за единицу времени, соответствует характеристика:

25. На рис. 8 представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наибольшей частоты?

26. Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа кислорода 178О?

27. Что такое альфа-излучение?

А. Поток электронов. Б. Поток протонов. В. Поток ядер атомов гелия. Г. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых атомными ядрами. Д. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых при торможении быстрых электронов веществе.

28. Какое из трех видов излучений – α-, β- или γ-излучение – обладает наибольшей проникающей способностью?

А. α-излучение. Б. β-излучение. В. γ-излучение. Г. Все примерно одинаковой. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

29. Какое соотношение между массой mя атомного ядра и суммой масс свободных протонов Zmp и свободных нейтронов Nmn, из которых составлено это ядро, справедливо?

Определите направление сил, действующих на проводник с током в магнитном поле (рис. 1).

А. вверх Б. вниз В. вправо Г. влево Д. определить невозможно

2. Определите величину и направление силы Ампера, действующей в изображенном на рис. 2 случае. В = 0,1 Тл, I = 20 А.

Рис. 2

А. 20 Н, от наблюдателя Б. 0,2 Н, на наблюдателя В. 20 Н, на наблюдателя. Г. 0,2 Н, от наблюдателя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

3. Какой из рисунков (рис. 3) соответствует случаю возникновения магнитного поля при возрастании индукции магнитного поля?

4. Проводник МN с длиной активной части 1 м и сопротивлением 2 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Проводник подключен к источнику с ЭДС 1 В (внутренним сопротивлением источника можно пренебречь). Какова сила тока в проводнике, если проводник движется вправо со скоростью 4 м/с?

А. 0,7 А Б. 3,8 А В. 0,71 А Г. 2,8 А Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

5. На рис. 4 представлен график зависимости от времени t скорости v тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси Ох. Чему равна амплитуда колебаний скорости тела?

А. 10 м/с. Б. 20 м/с. В. 3 м/с. Г. 6 м/с. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

6. Как изменится период колебаний математического маятника, если его длину уменьшить в 4 раза?

А.. Уменьшится в 2 раза Б. Уменьшится в 4 раза.. В. Не изменится Г. Увеличится в 2 раза. Д. Увеличится в 4 раза.

7. Какие из перечисленных ниже волн являются продольными: 1 – волны на поверхности воды, 2 – звуковые волны в газах, 3 – радиоволны, 4 – ультразвуковые волны в жидкостях?

А. Только 1-ое. Б. 1 и 3. В. 2 и 4. Г. 1,2,3, и 4. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

8. На рис. 5 представлен профиль волны в определенный момент времени. Чему равна разность фаз колебаний в точках 0 и 4?

А. 0. Б. π/2. В. π. Г. 2π. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

9. Длина волны равна 40 м, скорость распространения 20м/с. Чему равна частота колебаний источника?

А. 0,5 с-1 Б. 2 с-1. В. 800 с-1. Г. По условию задачи частоту определить нельзя. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

10. В электрическом колебательном контуре емкость конденсатора 1 мкФ, а индуктивность катушки 1 Гн. Если для свободных незатухающих колебаний в контуре амплитуда силы тока составляет 100 мА, то какой должна быть амплитуда напряжения на конденсаторе?

11. Как изменится угол между падающим и отраженным лучами света, если угол падения уменьшится на 10˚?

А. Уменьшится на 5˚. Б. Уменьшится на 10˚. В. Уменьшится на 20˚. Г. Не изменится. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

12. При некотором значении α угла падения луча света на границу раздела двух сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно n. Чему равно это отношение при увеличении угла падения в 2 раза?

А. n/2. Б. n. В. 2n. Г. √2. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

13. Показатели преломления относительно воздуха для воды, стекла, и алмаза соответственно равны 1,33, 1,5, 2,42. В каком из этих веществ предельный угол полного отражения при выходе в воздух имеет максимальное значение?

А. В воде. Б. В стекле. В. В алмазе. Г. Во всех трех веществах одинаковое. Д. Ни в одном веществе полного отражения не будет.

14. На рис. 6 показано положение линзы, ее главной оптической оси, главных фокусов и предмета МN. Где находится изображение предмета, создаваемое линзой?

А. В области 1. Б. В области 2. В. В области 3. Г. В области 4. Д. В области 5.

15. С помощью собирающей линзы получили изображение светящейся точки. Чему равно фокусное расстояние линзы, если d = 0,5 м, ƒ = 2 м?

А. 2,5 м. Б. 1,5 м. В. 0,5 м. Г. 0,4 м. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

16. По условию предыдущей задачи определите, чему равно увеличение?

А. 4. Б. 0,25. В. 2,5. Г. 0,4. Д. Среди ответов А-Г нет правильного.

17. Свет какого цвета больше других отклоняется призмой спектроскопа?

А. Фиолетового. Б. Зеленого. В. Красного. Г. Синего. Д. Все одинаковый.

18. На какой из схем (рис. 7) правильно представлен ход лучей при разложении пучка белого света стеклянной призмой?

Рис. 7

А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. На всех схемах неправильно.

19. Какие из приведенных ниже утверждений противоречат постулатам теории относительности: 1 – все процессы природы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета, 2 – скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета, 3 – все процессы природы относительны и протекают в различных инерциальных системах отсчета неодинаково, 4 – скорость света зависит от системы отсчета?

20. Какое излучение из перечисленных имеет самую низкую частоту: 1-ультрафиолетовые лучи, 2-инфракраккные лучи, 3-видимый свет, 4-радиоволны, 5-рентгеновские лучи?

21. Какое оптическое явление объясняет появление цветных радужных пятен на поверхности воды, покрытой тонкой бензиновой пленкой?

А. Дисперсия света. Б. Фотоэффект. В. Дифракция света. Г. Интерференция света. Д. Поляризация света.

23. На дифракционную решетку падает монохроматический свет с длиной волны λ (рис. 8). В точке D наблюдается второй главный максимум. Чему равен отрезок АС?

24. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта представляет собой применение к данному явлению:

А. Закона сохранения импульса. Б. Закона сохранения энергии. В. Закона преломления и отражения света. Г. Закона сохранения заряда. Д. Закона сохранения момента импульса.

25. На рис. 9 представлена диаграмма энергетических уровней атома. Стрелкой с какой цифрой обозначен переход с излучением фотона наименьшей частоты?

26. Сколько протонов Z и сколько нейтронов N в ядре изотопа углерода 14 6С?

27. Что такое бета-излучение?

А. Поток электронов. Б. Поток протонов. В. Поток ядер атомов гелия. Г. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых атомными ядрами. Д. Поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых при торможении быстрых электронов веществе.

28. Какое из трех видов излучений – α-, β- или γ-излучение – не отклоняется электрическими и магнитными полями?

А. α-излучение. Б. β-излучение. В. γ-излучение. Г. Все отклоняются. Д. Все три не отклоняются.

29. Какое соотношение из приведенных ниже справедливо для полной энергии свободных протонов Ер, свободных нейтронов Еn и атомного ядра Ея, составленного из них?

Источник

Дифракция

Из Википедии — свободной энциклопедии

Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Дифракция неразрывно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как случай интерференции ограниченных в пространстве волн (интерференция вторичных волн). Общим свойством всех явлений дифракции является зависимость степени её проявления от соотношения между длиной волны λ и размером ширины волнового фронта d, либо непрозрачного экрана на пути его распространения, либо неоднородностей структуры самой волны.

Поскольку в большинстве случаев, имеющих практическое значение, это ограничение ширины волнового фронта имеет место всегда, явление дифракции сопровождает любой процесс распространения волн.

В ряде случаев, в особенности при изготовлении оптических систем, разрешающая способность ограничивается не дифракцией, а аберрациями, как правило, возрастающими при увеличении диаметра объектива. Отсюда происходит известное фотографам явление увеличения до определённых пределов качества изображения при диафрагмировании объектива.

Дифракция волн может проявляться:

Наиболее хорошо изучена дифракция электромагнитных (в частности, оптических) и звуковых волн, а также гравитационно-капиллярных волн (волны на поверхности жидкости).

Источник

Дифракция света

Всего получено оценок: 194.

Всего получено оценок: 194.

Одним из свойств светового излучения, которое изучается в курсе физики в 11 классе, является способность к дифракции. Кратко познакомимся с этой темой, приведем примеры дифракционных картин.

Сущность дифракции света

Видимый свет — это электромагнитное излучение с длиной волны порядка 400–700 нм. Как и любой другой волновой процесс, световая волна способна огибать препятствия, изменяя при этом направление распространения. Это явление называется дифракцией.

Дифракцию механических волн можно видеть на поверхности воды, если на пути волны разместить препятствие с небольшим отверстием. Волны, прошедшие сквозь отверстие, не продолжают распространение узким конусом, а расходятся более широким фронтом. Если отверстие достаточно мало, то волны могут распространяться после него полукругами во все стороны, как если бы отверстие само было источником этих волн.

Дифракция света происходит точно так же. Однако из-за того, что длина волны света очень невелика, наблюдать дифракцию света достаточно трудно. Впервые это сделал Ф. Гримальди в середине XVII в. Он обратил внимание на то, что если в пучок света помещать тонкие нити, то тень от них будет немного шире, чем следует из законов геометрической оптики. Кроме того, на краях тени граница имела радужные переливы.

Теория дифракции Френеля

Количественная теория дифракции была создана в начале XIX в. О. Френелем.

Рис. 2. О. Френель.

В основу этой теории был положен дополненный принцип Гюйгенса.

Этот принцип был введен Х. Гюйгенсом во второй половине XVII в. и гласит, что каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником волны. Огибающая фронтов всех вторичных волн становится общим фронтом волны в следующий момент времени.

Принцип Гюйгенса хорошо объясняет законы геометрической оптики, однако объяснить явление дифракции он не может. Необходимо было объединить этот принцип с идеей интерференции вторичных волн. Именно благодаря интерференции граница тени перестает быть четкой, и на ней появляется картина максимумов и минимумов.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля дифракции света каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все вторичные волны когерентны, а результирующее световое поле определяется интерференцией этих волн.

Для определения амплитуды волны в любой точке источник окружается замкнутой поверхностью, и амплитуда в точке этой поверхности определяется интерференцией волн вторичных источников этой поверхности. Ее величина рассчитывается по специальным формулам.

Вторичные источники распространяют волны во все стороны, однако в результате интерференции все волны гасятся, кроме одной, вектор распространения которой нормален к поверхности, и, если поверхность сферическая, то этот вектор совпадает с радиусом. Таким образом Френель объяснил, почему свет распространяется прямолинейно.

Кроме того, Френель рассмотрел случаи дифракционной картины для препятствий различной формы, а также для дифракционной решетки.

Рис. 3. Дифракционная картина различных препятствий.

На одном из заседаний Французской академии наук оппоненты, оспаривавшие теорию Френеля, обратили внимание, что из этой теории следует абсурдный вывод: если перекрыть луч кружком, то при определенном соотношении размера кружка и расстояния до экрана в центре тени должно быть светлое пятно; если пропустить луч через маленькое отверстие, то при определенном соотношении размера отверстия и расстояния до экрана — в центре должно быть темное пятно. Однако поставленные эксперименты показали, что это так и есть, что серьезно поддержало идеи и теорию Френеля.

Что мы узнали?

Дифракция света — это способность световых волн огибать препятствия с изменением направления распространения. Теория дифракции была разработана О. Френелем на основе принципа Гюйгенса-Френеля, согласно которому точки волнового фронта являются источником вторичных когерентных волн, которые далее интерферируют друг с другом.

Источник

Какие излучения обладают способностью к дифракции

Наблюдение дифракции осуществляется обычно по следующей схеме. На пути световой волны, распространяющейся от некоторого источника, помещается непрозрачная преграда, закрывающая часть волновой поверхности световой волны. За преградой располагается экран, на котором возникает дифракционная картина.

Свойства дифракции:

1) Дифракция волн – характерная особенность распространения волн независимо от их природы.

3) Дифракция волн зависит от соотношения между длиной волны и размером объекта, вызывающего дифракцию. В пределе при λ→0 законы волновой оптики переходят в законы геометрической оптики. Дифракция обнаруживается в тех случаях, когда размеры огибаемых препятствий соизмеримы с длиной волны.

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Дифракция Фраунгофера от одной щели

Дифракция Фраунгофера наблюдается, когда источник света сильно удален от места наблюдения, в результате фронт волны можно считать плоским.

Разобьем MN на отрезки длиной λ/2. Параллельно произвольному направлению луча через точки разбиения (1, 2, 3) проведем линии, которые разделят открытую часть волновой поверхности MN на участки равной ширины – зоны Френеля, параллельные краям щели. По построению ∆ – разность хода лучей от краев зон Френеля равна λ/2. Это означает, что волны, идущие от двух соседних зон при наложении погасят друг друга. Т.о., если на открытой части волновой поверхности для данного направления наблюдения уложится целое четное число зон Френеля, то для данного направления будет наблюдаться min интенсивности, т.к. зоны попарно друг друга погасят.

Если число зон Френеля целое и нечетное, то в этом направлении будет наблюдаться max:

Дифракционная решетка

Совокупность большого числа щелей и промежутков между ними называется дифракционной решеткой.

В областях, в которых существует минимум при одной щели, минимумы будут и в случае N щелей, т. е. условие первичного минимума дифракционной решетки аналогично условию минимума для одной щели:

— условие главных минимумов.

Условие главных максимумов :

Эти максимумы расположены симметрично относительно центра (k = 0) и главного максимума.

Между главными максимумами будут расположены (N-1) дополнительных минимумов.

Разрешающая способность дифракционной решетки

Размер дифракционных изображений очень мал. Например, радиус центрального светлого пятна в фокальной плоскости линзы диаметром D = 5 см с фокусным расстоянием F = 50 см в монохроматическом свете с длиной волны λ = 500 нм приблизительно равен 0,006 мм. Но в высокоточных астро­но­ми­ческих приборах реализуется дифракци­он­ный предел качества изо­бра­же­ний. Вслед­ствие дифракционного размытия изобра­жения двух близких точек объекта могут оказаться неотличимыми от изо­бра­же­ния одной точки.

Спектральной разрешающей способностью R решетки, характеризующей возможность разделения с ее помощью двух близких спектральных линий с длинами волн λ и λ + Δλ, называется отношение длины волны λ к минимально возможному значению Δλ

Действие оптических приборов описывается законами геометрической оптики. Согласно этим законам можно различать с помощью микроскопа сколь угодно малые детали объекта; с помощью телескопа можно установить существование двух звезд при любых малых угловых расстояниях между ними. Однако в действительности это не так, и лишь волновая теория света позволяет разобраться в причинах предела разрешающей способности оптических приборов.

Метод зон Френеля

Колебания, возбуждаемые в точке M между двумя соседними зонами, противоположны по фазе, так как разность хода от этих зон до точки M Δ = λ/2.

Поэтому при сложении этих колебаний, они должны взаимно ослаблять друг друга: A = A₁ + A₂ + A₃ +. + A_i.

где A – амплитуда результирующего колебания, A_i – амплитуда колебаний, возбуждаемая i-й зоной Френеля.

Величина A_i зависит от площади S_i зоны и угла α_i между нормалью к поверхности и прямой, направленной в точку M.

Площадь одной зоны

Отсюда видно, что площадь зоны Френеля не зависит от номера зоны i. Это значит, что при не слишком больших i площади соседних зон одинаковы.

Отсюда следует, что углы между нормалью к зоне и направлением на точку M у соседних зон примерно равны, т.е. что амплитуды волн, приходящих в точку M от соседних зон, примерно равны.

.

Тогда выражение для амплитуды можно записать в виде

Так как площади соседних зон одинаковы, то выражения в скобках равны нулю, значит результирующая амплитуда А = A₁ /2.

Интенсивность излучения J

Так как радиус центральной зоны мал ( r₁ = 0,16 мм), следовательно, можно считать, что свет от точки P до точки M распространяется прямолинейно.

Если на пути волны поставить непрозрачный экран с отверстием, оставляющим открытой только центральную зону Френеля, то амплитуда в точке M будет равна A₁. Соответственно, интенсивность в точке M будет в 4 раза больше, чем при отсутствии экрана (т.к. J = 4J₁ ). Интенсивность света увеличивается, если закрыть все четные зоны.

Таким образом, принцип Гюйгенса–Френеля позволяет объяснить прямолинейное распространение света в однородной среде.

Дифракция на простых объектах

Дифракция на щели

Разобьем открытую часть волновой поверхности на зоны Френеля. Вид дифракционной картины зависит от числа зон Френеля, открываемых отверстием. К огда отверстие открывает нечетное число зон Френеля, то амплитуда (интенсивность) в точке М будет больше, чем при свободном распространении волны; если четное, то амплитуда (интенсивность) будет равна нулю.

Дифракция на круглом отверстии при открытом чётном (слева) и не чётном (справа) числе зон.

Естественно, что если r₀>>λ, то никакой дифракционной картины не будет.

Дифракция от диска
Сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S, встречает на своем пути диск.

В центре тени светлое пятно

Амплитуда световых колебаний в точке M равна половине амплитуды, обусловленной первой открытой зоной. Если размер диска невелик (охватывает небольшое число зон), то действие первой зоны немногим отличается от действия центральной зоны волнового фронта. Таким образом, освещенность в точке M будет такой же, как и в отсутствие экрана. Вследствие симметрии центральная светлая точка будет окружена кольцами света и тени (вне границ геометрической тени).

Парадоксальное, на первый взгляд, заключение, в силу которого в самом центре геометрической тени может находиться светлая точка, было выдвинуто Пуассоном в 1818 г. и впоследствии было названо его именем. «Пятно Пуассона» подтверждает правильность теории Френеля.

Источник