Լույսի ալիքների վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Լույսի ալիքների օրինակելի հարցեր. հասկացության և դրա կիրառությունների ըմբռնումը

Լույսի ալիքները ֆիզիկական երևույթ են, որոնք կարևոր դեր են խաղում առօրյա կյանքում և տարբեր գիտական ​​կիրառություններում: Օպտիկական կապից մինչև լազերային տեխնոլոգիայի զարգացում, լույսի ալիքների հասկացողությունը կարևոր է: Այս հոդվածում կքննարկվի լույսի ալիքների հիմնական հասկացությունը և կներկայացվեն օրինակելի խնդիրներ՝ այս թեման ավելի խորը հասկանալու համար:

Լույսի ալիքների հիմնական հասկացությունը

Լույսի ալիքները էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսակ են, որոնք կարող են տարածվել առանց միջավայրի անհրաժեշտության: Ի տարբերություն ձայնային ալիքների, որոնց տարածման համար անհրաժեշտ է օդ, լույսի ալիքները կարող են տարածվել վակուումում: Լույսի արագությունը վակուումում հաստատուն է՝ մոտավորապես 299.792.458 մետր վայրկյանում կամ մոտավորապես 300.000 կիլոմետր վայրկյանում:

Լույսի ալիքներն ունեն յուրահատուկ հատկություններ, այդ թվում՝ անդրադարձում, բեկում, դիֆրակցիա և ինտերֆերենցիա։

1. Անդրադարձ. Երբ լույսը հարվածում է մակերեսին և անդրադառնում հետ։
2. Բեկում. Լույսի ուղղության փոփոխություն, երբ այն անցնում է երկու տարբեր միջավայրերի սահմանով։
3. Դիֆրակցիա. Ալիքների տարածումը նեղ ճեղքով անցնելիս։
4. Ինտերֆերենցիա. Երկու լուսային ալիքների համադրություն, որը կարող է առաջացնել կառուցողական կամ ապակառուցողական պատկերներ։

Լույսի ալիքների քննարկում

Այս հասկացությունները կիրառելու համար դիտարկենք մի քանի օրինակային խնդիրներ.

Հարց 1. Լույսի անդրադարձում

Հարց. Լույսի ճառագայթը հարվածում է հարթ հայելուն 30 աստիճանի անկման անկյան տակ: Որքա՞ն է լույսի անդրադարձման անկյունը:

Քննարկում. Անդրադարձման օրենքի համաձայն, անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյանը: Այսպիսով, եթե անկման անկյունը 30 աստիճան է, ապա անդրադարձման անկյունը նույնպես 30 աստիճան է:

Պատասխան՝ անդրադարձման անկյունը = 30 աստիճան։

Հարց 2. Լույսի բեկումը

Հարց. Լույսը օդից (բեկման ցուցիչ n1 = 1) անցնում է ջրի մեջ (բեկման ցուցիչ n2 = 1,33) 45 աստիճան անկման անկյան տակ: Որքա՞ն է բեկման անկյունը:

Քննարկում. Օգտագործեք Սնելի օրենքը, որը արտահայտվում է բանաձևով՝

n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)

n1 = 1 դեպքում, θ1 = 45 աստիճան, n2 = 1,33: Այնուհետև՝

sin(θ2) = (n1 sin(θ1)) / n2
= sin(45°) / 1,33
= 0,707/1,33
0,531 XNUMX

θ2-ը գտնելու համար օգտագործում ենք հակադարձ սինուսը՝

θ2 = arcsin(0,531) ≈ 32,1 աստիճան։

Պատասխան՝ Լույսի բեկման անկյունը ≈ 32,1 աստիճան է։

Հարց 3. Լույսի խանգարում

Հարց. Յանգի կրկնակի ճեղքի փորձի ժամանակ 600 նմ ալիքի երկարությամբ երկու կոհերենտ ճառագայթներ էկրանի վրա ստեղծում են ինտերֆերենցիալ պատկեր։ Եթե երկու ճեղքերի միջև հեռավորությունը 0,1 մմ է, իսկ էկրանից՝ 2 մետր, որոշեք երկու հարակից պայծառ գոտիների միջև հեռավորությունը։

Քննարկում. Ինտերֆերենցիալ պատկերում երկու պայծառ ճառագայթների (եզրերի) միջև հեռավորությունը տրվում է հետևյալ հավասարմամբ.

Δy = (λ L) / d

Որտեղ λ-ն ալիքի երկարությունն է (600 նմ = 600 x 10^-9 մ), L-ը՝ էկրանից հեռավորությունը (2 մ), իսկ d-ն՝ ճեղքերի միջև հեռավորությունը (0,1 մմ = 0,1 x 10^-3 մ):

Δy = (600 x 10^-9 մ 2 մ) / (0,1 x 10^-3 մ)
= (1200 x 10^-9 մ) / (0,1 x 10^-3 մ)
= 0,012 մ
= 12 մմ:

Պատասխան՝ Երկու պայծառ գոտիների միջև հեռավորությունը ≈ 12 մմ է։

Հարց 4. Լույսի դիֆրակցիա

Հարց՝ 500 նմ ալիքի երկարությամբ լույսն անցնում է 0,02 մմ լայնությամբ նեղ ճեղքով։ Որոշեք դիֆրակցիոն անկյունը առաջին կարգի համար։

Քննարկում. Մեկ ճեղքի համար m կարգի դիֆրակցիոն անկյունը արտահայտվում է հավասարմամբ՝

a sin(θ) = m λ

Առաջին կարգի համար (m=1) մենք փոխարինում ենք՝

0,02 x 10^-3 մ sin(θ) = 1 500 x 10^-9 մ

sin(θ) = (500 x 10^-9 մ) / (0,02 x 10^-3 մ)
= 0,025

θ = arcsin(0,025) ≈ 1,43 աստիճան։

Պատասխան՝ Առաջին կարգի դիֆրակցիոն անկյուն ≈ 1,43 աստիճան։

Եզրակացություն

Լույսի ալիքների հիմնական սկզբունքների ըմբռնումը և դրանց կիրառումը խնդիրների լուծման մեջ կարող է օգնել խորացնել մեր գիտելիքները այս երևույթի մասին: Լույսի ալիքները ոչ միայն բազմաթիվ բնական երևույթների հիմքն են, այլև ժամանակակից տեխնոլոգիաների, ինչպիսիք են օպտիկամանրաթելային կապը և լազերները, զարգացման հիմքը: Վերը նշվածի նման խնդիրների լուծման պրակտիկայով զբաղվելով՝ հույս կա, որ ընթերցողները ավելի լավ կհասկանան և կկիրառեն լույսի ալիքների հայեցակարգը իրական աշխարհի իրավիճակներում:

Լույսի ալիքային բնույթի ըմբռնումը կարևոր է ոչ միայն ֆիզիկայի ուսանողների, այլև գիտնականների և ինժեներների համար, որոնք ձգտում են լույսն օգտագործել տեխնոլոգիայի և արդյունաբերության մեջ: Որքան շատ հասկանանք և տիրապետենք այս նյութին, այնքան ավելի լավ կարող ենք մշակել նորարարական լուծումներ, որոնք օգտակար կլինեն առօրյա կյանքի և տեխնոլոգիական առաջընթացի համար: