Матеріал до уроку "Дифракционная картина от щели, тонкой нити. Дифракционная решетка"

Тема. Дифракционная картина от щели, тонкой нити. Дифракционная решетка.

Цель занятия: изучение волнового явления «дифракция», убеждение в том, что она свойственна свету; ознакомление учащихся с одним из способов измерения длины световой волны при помощи дифракционной решетки;

развитие умений по качественному и количественному описанию дифракционной картины, навыков выделения главного, изложения данного материала; развитие внимательности, навыков сравнивать и обобщать факты;

развитие мотивации изучения физики, используя интересные сведения; развитие коммуникативных навыков; умение слушать своих одноклассников.

Тип занятия: комбинированный.

Рекомендации.

1. Ознакомиться с целью.
2. Проработайте теоретический материал.
3. Решить задания для самопроверки.
4. Ознакомиться с презентацией занятия.
5. Проверить ответы на вопросы для самопроверки с помощью презентации.
6. Если у вас возникли сложности с заданиями, вернитесь к теоретическому материалу и презентации.
7. Проверти свои знания с помощью теста № 5 для самопроверки (задания с выбором одного правильного ответа), который дан в двух видах: в конце занятия и отдельной презентации «Задание для самопроверки».

Ведомости о практическом применении теоретического материала

В конце занятия учащиеся научатся анализировать причинно-следственную связь между интерференцией и дифракцией, научатся наблюдать и объяснять дифракцию в природе и быту; смогут выяснять условия наблюдения дифракции.

Теоретический материал.

Усиление света наблюдается под углом φ, удовлетворяющими условию:                     

где k=0,1,2,3,…

Условие ослабление света:

где k=0,1,2,3,…

Центральный максимум будет расположен в точке О против центра щели. По обе стороны от него интенсивность будет спадать до первого минимума, а затем увеличиваться до следующего максимума. На экране Э будут наблюдаться перемежающиеся светлые и темные полосы с постепенными переходами между ними. Центральная полоса будет наиболее яркой, а освещенность боковых максимумов будет убывать от центра к периферии.

d=b+a – период решетки.

∆l=d – разность хода между лучами, идущими от соседних щелей.

Максимумы наблюдаются под углом φ, удовлетворяющим условию:

Минимумы:                                     

где k=0,1,2,3,…

Задания для самопроверки.

а) Решение качественных задач.

1)Подумайте, как можно быстро изготовить дифракционную решетку. Пронаблюдайте. Почему такая решетка считается «грубой».

б) Решение количественных задач.

1. Найдите наибольший порядок спектра для желтой линии натрия с длиной волны 589 нм, если период дифракционной решетки 2 мкм.

2. На дифракционную решетку, имеющую 500 штрихов на каждом миллиметре, падает свет с длиной волны 450 нм. Определите наибольший порядок максимума, который дает эта решетка.

3. У некоторой решетки максимум 2-го порядка для света с длиной волны 400 нм наблюдается под углом, для которого sinα=0,04. Найдите число штрихов, имеющихся на каждом сантиметре решетки.

Тесты № 5.

1. Какие из перечисленных ниже излучений обладают способностью к дифракции?

А) все виды электромагнитных излучений      Б) только радиоволны

В) только рентгеновские лучи                            Г) только видимый свет

2. Дифракционная решетка освещается зеленым светом. При освещении решетки красным светом картина дифракционного спектра

А) сузится       Б) расширится       В) исчезнет         Г) не изменится

3. Какая из двух дифракционных решеток даст на экране (при прочих равных условиях) более широкий спектр: та, у которой период больше, или та, у которой период меньше?

А) ширина спектра не зависит от периода дифракционной решетки

Б) чем больше период дифракционной решетки, тем больше ширина спектра

В) чем больше период решетки, тем меньше ширина спектра

4. На дифракционную решетку перпендикулярно к ее поверхности падает свет. На экране получается устойчивая дифракционная картина. Первый дифракционный максимум отклонен от перпендикуляра к решетке на угол 30°. Период дифракционной решетки 10^-5м. Чему равна длина волны света, падающего на решетку?

А) 10^-5 м                   Б) 5∙ 10^-6 м                   В) 2∙10^-5 м                      Г)≈ 8.6∙ 10^-6 м

5. Как изменится расстояние между дифракционными максимумами при удалении дифракционной решетки от экрана?

А) увеличится            Б) уменьшится           В) может как увеличиться, так и уменьшиться

6. Если на дифракционную решетку нанесено 12500 штрихов на длине 2, 5 см, то наибольший порядок дифракционного максимума в спектре, который можно наблюдать с помощью этой решетки при использовании излучения с длиной волны 600 нм, равен:

А) 1                         Б) 2                         В) 3                             Г) 4

7. Дифракционные картины от одной щели и от пропускающей дифракционной решетки со штрихами такого же размера непохожи. Почему?

А) энергия светового потока, прошедшего через решетку, значительно больше

Б) ширина решетки значительно больше

В) прошедшие решетку световые пучки интерферируют друг с другом

Г) совпадать должны ширина щели и период решетки

8. Луч лазера направлен перпендикулярно плоскости дифракционной решетки. Расстояние между нулевым и первым дифракционными максимумами на удаленном (расстояние до экрана L≫ 10 см) экране равно 10 см. Расстояние между нулевым и вторым дифракционными максимумами примерно равно

А) 5 см                Б) 10 см                    В) 20 см                      Г) 40 см

9. Лазерный луч красного цвета падает перпендикулярно на дифракционную решетку (50 штрихов на 1 мм). На линии АВС экрана наблюдается серия красных пятен. Какие изменения произойдут на экране при замене этой решетки со 100 штрихами на 1мм?

А) картина не изменится  

Б) пятно в точке В не сместится, остальные раздвинутся от него

В) пятно в точке В не сместится, остальные сдвинутся к нему

Задания 1-3 оцениваются по 1 баллу, а 4-9 по 1,5 балла.