Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

jzmicer правка от
правка #18657 предыдущая #18656 ← раньше
@@ -1,15 +1,52 @@
### Условие
−$12.2.4.$ [Вставьте условие задачи]
+$12.2.4$. Найдите углы, определяющие направления минимумов излучения, если плоская волна падает перпендикулярно на щель ширины $b$. Длина волны $\lambda < b$.
+![|1215x674, 55%](../../img/12.2.4/12.2.4.png)
### Решение
−![|1215x674, 55%](../../img/12.2.4/12.2.4.png)
+Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждый элемент площади щели становится источником сферической волны. Амплитуда колебаний в некоторой точке на расстоянии $r\gg b$ является суммой амплитуд этих волн.
−### Solution
−According to the Huygens-Fresnel principle, each element of the slit area becomes a source of a spherical wave. The amplitude of oscillations at a certain point at a distance $r \gg b$ is the sum of the amplitudes of these waves.
![For problem $12.2.4$|813x555, 70%](../../img/12.2.4/12.2.4_1.png)
−#### Ответ
+Пусть $\Delta(x)$ - разность хода в точке $A$ между испущенной из центра щели и из точки с координатой $x$ волнами.
+$$
+\Delta(x)=r-r(x)=r-(r^2+x^2-2xr\cos\theta)^{\frac{1}{2}}
+$$
+Используя стандартные приближения,
+$$
+\Delta(x)\approx r-r\left(1-2x\cos\theta\right)^{\frac{1}{2}}\approx x\cos\theta
+$$
+Пусть фаза испущенной из середины щели (участком шириной $dx$) волны равна 0, её уравнение:
+$$
+\psi (0, t)=\psi_0dx=A_0e^{i(\omega t-kr)}
+$$
+Тогда
+$$
+\psi (x, t)=A_0e^{i(\omega t-k(r+\Delta))}=\psi_0e^{-ikx\cos\theta}dx
+$$
+Амплитуда в точке $A$:
+$$
+A\propto\int_{-b/2}^{b/2}e^{-ixk\cos\theta}dx\propto\frac{e^{ik\frac{b}{2}\cos\theta}-e^{-ik\frac{b}{2}\cos\theta}}{ik\cos\theta}
+$$
+Вспомним, что $\sin u = \frac{e^{i u} - e^{-i u}}{2i}$
+$$
+A\propto 2\frac{\sin\left(k\frac{b}{2}\cos\theta\right)}{k\cos\theta}
+$$
+Условие минимумов:
+$$
+A=0 \ \to k\frac{b}{2}\cos\theta=\pi m, \quad m\in Z
+$$
+Волновое число равно $k=\frac{2\pi}{\lambda}$, поэтому минимумы соответствуют углам
+$$
+b\cos\theta=\lambda m,\quad m\in Z
+$$
+Савченко использует угол к нормали, поэтому в его обозначениях то же самое:
+$$
+\sin \alpha_k = \frac{k\lambda}{b},\quad k\in Z
+$$
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+#### Ответ
+$$
+\boxed{\sin \alpha_k = \frac{k\lambda}{b},\quad k\in Z}
+$$