17. Чем объясняется разнообразие окраски крыльев бабочек, хотя красящий пигмент в них отсутствует?

Это объясняется явлением интерференции света.

Условия интерференционных максимумов и минимумов для разных длин волн в отражённом свете будет выполняться на участках пленки с различной толщиной. Именно этим, а вовсе не наличием красящего пигмента,  и объясняется радужная окраска крыльев бабочек.

18. Какое явление лежит в основе просветления оптики?

Интерференция

19. Как изменяется фаза колебаний при отражении света от оптически более плотной среды?

При отражении световой волны от оптически более плотной среды фаза волны меняется на

1.3. Дифракция волн

1. В чем заключается принцип Гюйгенса?

Он заключается в том, что каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все вторичные источники когерентны.

2. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

3. Объясните попадание света в область геометрической тени с помощью принципа Гюйгенса.

Явление огибания волнами препятствий и попадания света в область геометрической тени называется дифракцией. Согласно принципа Гюйгенса-Френеля, каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все эти различные источники когерентны. Огибающая к фронтам волн от вторичных источников дает положение нового фронта волны. Явление дифракции наблюдается при условии соизмеримости препятствий с длинной волны.

4. Что такое дифракция?

Явление отклонения световых волн от прямолинейного распространения при прохождении отверстий и вблизи краёв экранов.

5. Дайте определение дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера.

Если дифракционная картина наблюдается на конечном расстоянии от предмета, вызывающего дифракцию и надо учитывать кривизну волнового фронта, то говорят о дифракции Френеля.

Если же волновые фронты плоские (лучи параллельные) и дифракционная картина наблюдается на бесконечно большом расстоянии (для этого используют линзы), то речь идет о дифракции Фраунгофера.

6. В чем заключается метод зон Френеля?

Метод зон Френеля заключается в том, что открытый участок фронта волны по отношению к рассматриваемой точке пространства разбивают на участки (зоны) так, чтобы разность хода лучей, идущих от эквивалентных краев двух соседних зон, была равна /2.

7. Почему в методе зон Френеля они выбираются таким образом, чтобы расстояния от соседних зон различались на /2?

При таком условии пучки лучей от соседних зон приходят в точку наблюдения в противоположной фазе и гасят друг друга. Следовательно, результат суперпозиции волн будет зависеть от четности числа зон Френеля, на которое разбивается фронт волны в плоскости щели при данном угле дифракции. Если число зон четное, то в результате попарного гашения в данном направлении наблюдается минимум интенсивности света. При нечетном числе зон пучок от одной из зон, не имеющей пары, окажется непогашенным и в этом случае наблюдается относительный максимум интенсивности света.

8. Как связаны между собой амплитуды колебаний, приходящих в рассматриваемую точку от соседних зон Френеля?

В качестве допустимого приближения можно считать, что амплитуда колебания от некоторой m-й зоны Френеля равна среднему арифметическому от амплитуд примыкающих к ней зон, т. е.

9. При каком количестве зон Френеля в рассматриваемой точке будет наблюдаться светлое пятно? Темное пятно?

Светлое пятно будет наблюдаться при нечётном числе зон Френеля, тёмное – при чётном.

10. Условие дифракционного минимума от одной щели.

где k = 1, 2, 3, … , .

11. Как связана разность хода с разностью фаз в световой волне?

12. Что собой представляет дифракционная решетка?

Дифракционная решётка представляет собой ряд параллельных щелей одинаковой ширины a, разделенных между собой непрозрачными промежутками шириной b.

13. Что такое период дифракционной решётки?

Дифракционная решётка представляет собой ряд параллельных щелей одинаковой ширины a, разделенных между собой непрозрачными промежутками шириной b.

Сумма a + b = d называется периодом или постоянной дифракционной решетки.

14. Условие главных дифракционных максимумов от дифракционной решетки.

где k = 0, 1, 2,... , .

15. Почему при прохождении света через дифракционную решетку естественный свет разлагается в спектр?

На дифракционной решётке много штрихов, и после дифракции волны одинаковой длины от каждого штриха интерферируют и усиливаются, что позволяет легко наблюдать спектр.

16. Что называется разрешающей способностью дифракционной решётки?

Разрешающая способность / дифракционной решетки характеризует способность решетки разделять максимумы освещенности, для двух близких длинам волн ₁ и ₂ в данном спектре. Здесь  ₂ –₁.

17. Почему существует предел разрешающей способности оптических приборов?

Причиной, ограничивающей предел разрешения, является дифракция световых волн: ограничение пучка лучей краями линз и диафрагм, составляющих оптическую систему, приводит к тому, что каждая точка предмета отображается не в одну точку, а в дифракционное пятно. Дифракционные пятна от близких точек предмета могут перекрываться друг другом, в результате чего точки становятся неразличимыми