William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

4.1 Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie

1.

Jeżeli zmniejszysz szerokość szczeliny, na której światło ulega dyfrakcji, to jak zmieni się dawany przez nią obraz dyfrakcyjny?

2.

Porównaj zjawisko interferencji i dyfrakcji.

3.

Jeżeli ty i twój przyjaciel jesteście po przeciwnych stronach wzgórza, to możecie się komunikować za pomocą walkie-talkie, ale nie przy użyciu latarki. Wyjaśnij to.

4.

Co się dzieje z obrazem dyfrakcyjnym na pojedynczej szczelinie, gdy całe urządzenie optyczne jest zanurzone w wodzie?

5.

W badaniach dyfrakcji na pojedynczej szczelinie zakładamy, że długość szczeliny jest znacznie większa niż jej szerokość. Co dzieje się z obrazem dyfrakcyjnym, jeśli te dwa wymiary są porównywalne?

6.

Prostokątna szczelina ma dwa razy większą szerokość niż wysokość. Czy dyfrakcyjny centralny pik jest szerszy w kierunku pionowym, czy w kierunku poziomym?

4.2 Natężenie światła w dyfrakcji na pojedynczej szczelinie

7.

W Równaniu 4.4 parametr $β$ sprawia wrażenie kąta, ale nie jest to kąt, który można zmierzyć za pomocą kątomierza w świecie fizycznym. Wyjaśnij, co oznacza $β$ .

4.3 Dyfrakcja na podwójnej szczelinie

8.

Poniżej przedstawiono centralną część obrazu interferencyjnego dla światła czerwonego o ściśle określonej długości fali, padającego na podwójną szczelinę. Obraz ten jest w rzeczywistości połączeniem interferencji na pojedynczej i podwójnej szczelinie. Zwróć uwagę, że jasne plamy są równomiernie rozmieszczone. Czy jest to charakterystyczne dla podwójnej, czy pojedynczej szczeliny? Zauważ, że niektóre z jasnych punktów są słabo widoczne po obu stronach środkowej osi widma. Czy to jest cechą pojedynczej, czy podwójnej szczeliny? Co jest mniejsze, szerokość szczelin czy odległość między nimi? Uzasadnij swoje odpowiedzi.

Figura przedstawia czerwony obraz interferencyjny na czarnym tle. Część środkowa posiada jasne linie. Linie te są obcięte u góry i u dołu, pozornie ograniczone dwoma falami sinusoidalnymi o przeciwnych fazach.

4.5 Otwory kołowe i rozdzielczość

9.

Czy wyższa rozdzielczość jest uzyskana w mikroskopie dla czerwonego, czy niebieskiego światła? Uzasadnij swoją odpowiedź.

10.

Zdolność rozdzielcza teleskopu wzrasta wraz ze średnicą jego obiektywu. Jaka jest inna korzyść z większego obiektywu?

11.

Odległość między atomami w cząsteczce wynosi około $10^{-8} cm$ . Czy światło widzialne może być wykorzystywane do „oglądania” cząsteczek?

12.

Wiązka światła zawsze się rozprzestrzenia. Dlaczego nie można spowodować, aby wiązka była utworzona z równoległych promieni? Dlaczego nie można skorygować rozbieżności wiązki przy użyciu zwierciadeł, soczewek lub otworów?

4.6 Dyfrakcja rentgenowska

13.

Sieci krystaliczne mogą być badane promieniowaniem rentgenowskim, ale nie UV. Dlaczego?

4.7 Holografia

14.

Dlaczego można powiedzieć, że hologram jest prawdziwym trójwymiarowym obrazem, a obrazy w trójwymiarowych filmach nie?

15.

Jeśli hologram rejestrujemy przy użyciu monochromatycznego światła o jednej długości fali, ale jego obraz oglądamy przy innej długości, powiedzmy, że krótszej o $10 %$ , to co zobaczymy? Co zobaczymy, jeśli hologram jest oglądany przy użyciu światła o długości fali równej dokładnie połowie pierwotnej długości fali?

16.

Jaki obraz zobaczysz, jeśli hologram jest rejestrowany przy użyciu światła monochromatycznego, ale jego obraz oglądasz w białym świetle? Wyjaśnij.