Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
расстоянием О, I мм, облучен красным светом. Для какого расстояния от
экрана справедливо приближение далекого поля? Рассмотрим две антенны,
испускающие 3-см радиоволны. Расстояние между антеннами 10 см. На каком
расстоянии от антенн справедливо приближение далекого поля?
9.2. Двойная щель (расстояние между щелями 0,5 мм) облучается
параллельным пучком света от газового лазера (он работает на смеси гелия
и неона), который дает монохроматическое излучение с длиной волны 6328 А.
Каково расстояние между интерференционными полосами на экране,
находящемся на расстоянии 5 м от щели?
9.3. Какова "средняя длина" классического волнового пакета для света,
испущенного атомом со средним временем высвечивания 10-8 сек? В обычном
газоразрядном источнике из-за эффекта Доплера и столкновений между
атомами эффективное время когерентности уменьшается до 10~9 сек. Какова в
этих условиях длина волнового пакета?
9.4. Реальный "линейный" источник видимого света имеет ширину 1 мм. Как
далеко от экрана с двумя щелями (расстояние между щелями 0,5 мм) его
нужно поместить, чтобы две щели можно было считать когерентными
источниками?
9.5. На каком расстоянии от автомобиля вы начинаете различать глазами обе
светящиеся фары?
464
9.6. Диаметр Венеры около 13 ООО км. Когда мы видим ее как "вечернюю" или
"утреннюю" звезду, она находится на расстоянии 150 млн. км
(приблизительно равном расстоянию до Солнца). Невооруженному глазу она
кажется "большей, чем точка". Видите ли вы истинный размер Венеры?
9.7. Опыт. Разрешающая сила глаза. Возьмите две осветительные лампы
одинаковой мощности (скажем, 150 вт), одну с прозрачным баллоном и не
очень большой нитью (г^2,5 см), а другую с матовым баллоном диаметром
около 8 см. На каком расстоянии от ламп их кажущиеся размеры будут
одинаковы? Найдя это расстояние, сравните кажущиеся размеры двух ламп,
имеющих одинаковые реальные размеры, но различающихся по мощности в два
или три раза. Объясните полученный результат. Почему Венера кажется
большей, чем точка? (См. задачу 9.6.)
9.8. Опыт. Для опыта нужны линейный источник белого света и две
идентичные дифракционные решетки. Ориентируйте лампу так, чтобы нить была
вертикальной, и посмотрите на нее через решетку (она должна быть близкой
к глазу), ориентированную так, чтобы спектр был развернут по горизонтали.
Теперь совместите с первой решеткой вторую и осторожно поворачивайте ее
до тех пор, пока спектры первого порядка обеих решеток не совместятся.
Действуя очень тщательно, вы сумеете обнаружить "черные полосы",
пересекающие окрашенное изображение первого порядка. Часть объяснения
заключается в следующем. Расстояние между штрихами равно d. Обозначим
через s расстояние между параллельными плоскостями обеих решеток. Их
можно считать двумя заборами или частоколами, стоящими друг перед другом.
При некоторых углах отражения штрихи обеих решеток будут лежать на одной
линии, а при других углах проекции штрихов одной решетки могут лежать
посередине между смежными штрихами другой. В последнем случае эффективное
число штрихов на единицу длины d-1 удваивается. Теперь начинается физика.
Почему вы получаете черные полосы? Соответствуют ли они первому или
второму случаю наложения штрихов? Можете ли вы найти расстояние s, зная
d_1, или d_1, зная s?
9.9. Опыт. Дифракционная картина от шелкового чулка. Вам нужен тонкий
шелковый (или нейлоновый) чулок и точечный источник белого света. Для
этой цели вполне подойдет далекий уличный фонарь, но еще лучше 6-е
лампочка карманного фонаря с нитью длиной около 0,5 мм. Чтобы получить
хороший точечный источник, удалите линзу фонаря, а параболический
рефлектор закройте куском черной материи или бумаги (оставив щель для
лампы). Еще проще - смотрите на лампу со стороны, чтобы не мешал пучок,
отраженный рефлектором.
Посмотрите на источник света через чулок. Наблюдаемая вами картина
позволяет оценить среднее расстояние между нитями и число нитей на 1 мм.
Сложите чулок в несколько слоев и снова посмотрите на источник. Вы
увидите концентрические окружности, очень похожие иа картину дифракции
рентгеновских лучей от "порошка".
9.10. Опыт. Долгоиграющая пластинка как дифракционная решетка. Посмотрите
на отражение источника белого света (при почти скользящем падении) от
пластинки на 33 об/мин. Поверхность пластинки с нанесенными на ней
углублениями является хорошей отражающей решеткой. Определите, хотя бы
грубо, длину волны красного и синего света, пользуясь этой решеткой.
Опишите ваш метод. Как можно определить положение максимума нулевого
порядка, соответствующего зеркальному отражению?
9.11. Опыт. На какой стороне решетки находятся царапины"} Чтобы решить
этот вопрос, смажьте одну ее поверхность маслом и посмотрите на белый
источник света. Вытрите эту и смажьте маслом вторую поверхность.
Посмотрите через решетку на источник света. Дайте объяснение
наблюдаемому.
9.12. Рассмотрим касающиеся сферическое и параболическое зеркала,
