Лабораторная работа № 17 (часть 5). Контрольное задание повышенной сложности.

В следующих вариантах задания из-за ограниченности компьютерной модели необходимо использовать формулу для дифракционного предела разрешения линзы .

Вариант 1.

О зоркости хищных птиц ходят баснословные рассказы. Оцените, на основе дифракционных соображений, может ли орел, летающий над землей на высоте S = 1 км, разглядеть мышонка размером в d = 2 см, или он сможет только обнаружить его присутствие? Как соотносятся при диаметре зрачка D = 1 см - минимальный угол, под которым орел может видеть раздельно 2 точки предмета, и угловые размеры мышонка.

Вариант 2.

Можно ли различить невооруженным глазом два находящихся на расстоянии S = 2 км столба, отстоящих друг от друга на d = 1 м? Диаметр зрачка принять равным D = 4 мм.

Вариант 3.

В растровом рисунке изображение образовано точками различной насыщенности (т.е. разной "жирности"). Начиная с какого расстояния S глаз перестанет различать отдельные точки и рисунок будет выглядеть как непрерывный переход от более светлых мест к более темным, если число точек на 1 см³ равно 2500. Диаметр зрачка принять равным D = 4 мм, а длину волны равной  = 600 нм.

Вариант 4.

Диаметр D зрачка человеческого глаза может меняться от 2 до 8 мм. Чем объяснить, что максимальная острота зрения имеет место при диаметре зрачка 2-4 мм?

Вариант 5.

Средний человеческий глаз может видеть на расстоянии S = 10 м раздельно два параллельных штриха на белой бумаге, отстоящих друг от друга на d = 3 мм. При остром зрении расстояние между раздельно видимыми штрихами уменьшается до d = 2 мм. Соответствуют ли эти данные разрешающей способности глаза. Принять для расчета диаметр зрачка равным d = 3 мм, длину световых волн  = 600 нм.

Вариант 6.

Две фары приближающегося автомобиля расположены на расстоянии d = 1,2 м друг от друга. На каком расстоянии S глаз наблюдателя сможет воспринять их по отдельности? Примите диаметр зрачка равным D = 5 мм и длину волны, равной  = 550 нм. Допустите также, что это расстояние определяется только дифракционными эффектами на круглой апертуре зрачка.

Вариант 7.

Оцените минимальное расстояние d между двумя точками на поверхности Луны, которые можно различать с помощью телескопа с диаметром объектива D = 15 см. Наблюдение проводится в свете с длиной волны  = 550 нм. Расстояние до Луны принять равным S = 0,384 Гм.

Контрольные вопросы

1. Что называется дифракцией света?

2. При каких условиях можно наблюдать дифракцию света?

3. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

4. Что такое зоны Френеля?

5. Что такое пятно Пуассона?

6. Как устроена дифракционная решетка?

7. Какова роль линзы в опытах с дифракционной решеткой?

8. Что называют порядком дифракционного максимума?

9. Напишите формулу дифракционной решетки.

10. Что такое дифракционный предел разрешения?

11. Сформулируйте критерий Релея.

105