Global EE

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00015922

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00015922

Ученик проводит опыты по наблюдению дифракции света. В его распоряжении имеется набор светофильтров, различные дифракционные решётки и тонкие собирающие линзы. Ученик направляет перпендикулярно решётке параллельный пучок света, прошедшего через светофильтр. За решеткой параллельно ей располагается линза. В результате на экране, установленном в фокальной плоскости линзы, наблюдаются дифракционные максимумы.

Характеристики пяти наборов оборудования:

1) 300 шт/мм, $\lambda = 650$ нм, $f = 15$ см
2) 300 шт/мм, $\lambda = 550$ нм, $f = 17$ см
3) 200 шт/мм, $\lambda = 650$ нм, $f = 19$ см
4) 200 шт/мм, $\lambda = 600$ нм, $f = 21$ см
5) 400 шт/мм, $\lambda = 500$ нм, $f = 25$ см

Какие два набора оборудования необходимо взять ученику для того, чтобы на опыте проверить, как зависят углы наблюдения главных максимумов от периода дифракционной решётки при нормальном падении на неё монохроматического света?

Рисунок к заданию 20 ЕГЭ по физике — Исследование Зависимости

Источник: ФИПИ

Решение

Условие главных максимумов дифракционной решётки: $d \sin\theta = m\lambda$, где $d$ — период решётки (расстояние между щелями), $\lambda$ — длина волны, $m$ — порядок максимума.

Угол $\theta$ зависит от периода $d$ и длины волны $\lambda$. Нас интересует зависимость $\theta$ именно от периода $d$ — значит, $\lambda$ должна быть одинаковой.

Фокусное расстояние линзы лишь определяет, где на экране будут максимумы, и не влияет на углы — его можно не фиксировать строго.

Ищем два набора с одинаковой $\lambda$, но разным числом штрихов (т.е. разным $d$):

  • Набор 1: 300 шт/мм, $\lambda = 650$ нм
  • Набор 3: 200 шт/мм, $\lambda = 650$ нм

У обоих $\lambda = 650$ нм, но период решётки разный. Именно эта пара позволяет честно исследовать влияние периода.

Ответ: 13

Ответ

13
Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)