Задание 13 ЕГЭ по физике · задача 0E9287

Тема: 3.6 Оптика · 1 балл · ответ подтверждён проверкой ФИПИ

Плоская монохроматическая световая волна падает по нормали на дифракционную решётку с периодом 5 мкм. Параллельно решётке позади неё размещена собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см. Дифракционная картина наблюдается на экране в задней фокальной плоскости линзы. Расстояние между её главными максимумами 1-го и 2-го порядков равно 16 мм. Найдите частоту падающей волны. Ответ выразите в терагерцах (1 ТГц = 1012 Гц). Считать для малых углов ( φ << 1 в радианах) tgφ ≈ sinφ ≈ φ .

Решить в тренажёре с автопроверкой →
Показать ответ и разбор
Ответ: 750 ТГц

Разбор

Сначала вспомним, как устроена дифракционная картина за решёткой и линзой.

Период решётки $d = 5$ мкм $= 5\cdot 10^{-6}$ м. Угол $\varphi$, под которым идёт максимум m-го порядка, определяется условием $d sin \varphi = m \lambda$.

Линза собирает параллельные лучи, идущие под углом $\varphi$, в точке экрана на расстоянии x от центра, где $x \approx f sin \varphi ($для малых углов). Поэтому координата максимума m-го порядка:
xₘ $= f \cdot (m \lambda / d)$

Расстояние между максимумами 1-го и 2-го порядков:
$\Delta x = x_{2} − x_{1} = f \lambda / d$

Подставляем числа: $\Delta x = 16$ мм $= 0,016$ м, $f = 20$ см $= 0,2$ м.
$0,016 = 0,2 \cdot \lambda / (5\cdot 10^{-6})$
$\lambda = 0,016 \cdot 5\cdot 10^{-6} / 0,2 = 4\cdot 10^{-7}$ м

Частота $\nu = c / \lambda = 3\cdot 10^{8} / 4\cdot 10^{-7} = 7,5\cdot 10^{14}$ Гц $= 750$ ТГц.

Всё, задача решена. Главное — не запутаться в переходе от угла к линейному расстоянию на экране, а дальше всё идёт по формулам.
← Предыдущая задачаВсе задачи №13 (80)Следующая задача →
Хочешь закрепить? В тренажёре — быстрые колоды по 5 задач этого номера с баллами по правилам ЕГЭ, подсказками ИИ и разбором ошибок. Тренировать задание 13 →