Въпроси

1. Защо корпускулярният модел на светлината не обяснява резултата от опита на Юнг? Как вълновият модел обяснява този резултат?

Отговор...

Ако светлината бе поток от частици, в пространството зад процепите, което е еднородно, тя би следвало да се разпространява праволинейно. В този случай на екрана ще се наблюдават само две светли ивици – по едно за всеки процеп, останалата част от екрана ще остава в сянка. Вълновият модел обяснява наличието на множество светли и тъмни ивици в опита на Юнг с интерференцията на светлинните вълни, преминали през двата процепа.

2. Може ли две светлинни вълни с различни честоти да бъдат кохерентни?

Отговор...

Условието две вълни да бъдат кохерентни изисква винаги, когато в една точка пристига гребен на едната вълна, да пристига гребен и на другата вълна. Ако в един момент максимумите в една точка съвпадат, но честотите на вълните са различни, когато в точката пристигне следващият максимум на първата вълна, максимумът на втората или още няма да е пристигнал, или вече ще е преминал.

3. Как се обяснява оцветяването на слънчевите лъчи при преминаване през разтворен чадър?

Отговор...

Размерите на отворите в плата на чадъра са достатъчно малки, така че преминавайки през тях, слънчевата светлина дифрактира. В зависимост от честотата (т.е. от цвета), условието за получаване на дифракционни максимуми от даден порядък се изпълнява за различни ъгли на отклонение от първоначалната посока. Затова в окото усилената синя светлина попада от посока, различна от посоката, от която в него попада усилена червена светлина. Затова виждаме не бели, а оцветени петна.

4. В кои случаи могат да се прилагат законите на гео­метричната оптика?

Отговор...

Законите на геометричната оптика (праволинейното разпространение на светлината, законите за пречупване и отражение) могат да се прилагат, когато дължината на вълната е малка спрямо размерите на отворите, през които преминава, и препятствията, които среща светлината.

5. Зависи ли положението на светлите ивици, получени от дифракционна решетка върху екран, от широчината на процепите й? А от техния брой? А от константата на решетката?

Отговор...

Положението на светлите ивици, получени върху екран при преминаването на светлина през дифракционна решетка, зависи от константата на решетката, но не и от броя или широчината на отворите й.

6. Защо централната светла ивица, получена при осветя­ване на дифракционната решетка с бяла светлина, е бяла?

Отговор...

Централната светла ивица, получена при осветя­ване на дифракционната решетка с бяла светлина, е бяла, защото при k = 0 условието за дифракционен максимум dsinθ = k е изпълнено за всяка дължина на вълната.

7. Погледнете към осветената от електрическа лампа повърхност на компактдиск, върху която е записана информацията. Какво явление се наблюдава и защо? На кой уред прилича дискът в този случай?

Отговор...

Наблюдава се спектърът на светлината от лампата, получен благодарение на явлението дифракция. В случая дискът действа като дифракционна решетка, защото информацията върху повърхността му е записана върху равноотдалечени една от друга кръгови бразди, които играят роля на отвори на решетката.

8. Защо не може да се построи микроскоп, използващ видима светлина, с който да се виждат атомите?

Отговор...

Дължината на вълната на видимата светлина е няколко хиляди пъти по-голяма от размерите на атомите. При такова съотношение дифракцията на светлината не позволява получаване на образи от толкова малки обекти.

9. Как се обяснява картината от фиг. 18, която се получава при преминаване на бяла светлина през малък квадратен отвор?

Отговор...

Картината от фиг. 18 се получава благодарение на дифракцията на бялата светлина през квадратния отвор. Както следва да се очаква, централното петно е бяло, а встрани от него (нагоре и надолу, наляво и надясно) се наблюдават дифракционни спектри от различни порядъци.

10. Защо в опита на Нютон се използва тесен сноп?

Отговор...

Ако опитът на Нютон се извърши с широк светлинен сноп, на едно и също място върху екрана ще попадат разноцветни лъчи, отклонени от призмата на малко различаващи се ъгли. От смесването им осветената от снопа площ отново ще бъде бяла, като само краищата й ще бъдат оцветени. Когато снопът е тесен, той се разделя на отделни едноцветни снопове.

11. Коя светлина се разпространява с по-голяма скорост в стъклото – синята или зелената?

Отговор...

Ако е ъгълът на падане, а – ъгълът на пречупване на светлината при преминаване от въздух в стъкло, според закона на Снелиус , където с е скоростта на светлината във вакуум, а с′ – скоростта й в стъклото. От закона следва sin  = sin . От фиг. 11 се вижда, че ъгълът на пречупване за червената светлина е по-голям от този за синята и виолетовата. Тъй като с и са едни и същи, скоростта на разпространение на червената светлина в стъклото е по-голяма от скоростта на синята.

Задачи

1. За червената светлина показателят на пречупване на водата е nч = 1,331, а за виолетовата - nв = 1,343. Опреде­лете скоростите на разпространение на тези вълни във водата.

Решение...

Дадено:  nч = 1,331, nв = 1,343, с = 300 000 km/s.
Търси се: cч , cв .
Като имаме предвид, че показателят на пречупване е равен на отношението между скоростта на светлината във вакуум с и търсената скорост, т.е.  , намираме:

2. Сноп бяла светлина пада под ъгъл α = 30° върху водна повърхност. Като имате предвид данните от предишната задача, определете ъглите на пречупване за червената и за виолетовата светлина.

Решение...

Дадено: nч = 1,331, nв = 1,343, α = 30°.
   Търси се: βч, βв.
Синусите от търсените ъгли на пречупване намираме от закона на Снелиус :

С помощта на тригонометрична таблица или на подходящ калкулатор определяме и търсените ъгли:

βч = 22° 03′; βв = 21° 51′.