ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 57.1: Границы применимости геометрической оптики
Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.
Артём Савельев, преподаватель физики Шпаргача обновлено 8 сентября 2026
Условие
Объясните, почему с помощью оптического микроскопа невозможно увидеть атом.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
План решения:
Для ответа на вопрос необходимо вспомнить условия применимости геометрической оптики и понятие дифракционного предела разрешения. Мы сравним характерные размеры атома с длиной волны видимого света и объясним, почему волновые свойства света препятствуют наблюдению объектов меньшего размера.
Вычисление и обоснование:
Оптический микроскоп работает в диапазоне длин волн видимого света. Средний размер атома составляет порядка 10-10 м (или 1 Å). Длина волны видимого света лежит в пределах от 4·10-7 м до 7·10-7 м.
Согласно принципам волновой оптики, разрешающая способность оптической системы ограничена явлением дифракции. Минимальное расстояние между двумя точками, которые можно раздельно увидеть, определяется формулой Рэлея: d=0.61λ/NA где λ — длина волны света, а NA — числовая апертура объектива. Даже при идеальных условиях (NA≈1.4) минимальный различимый размер объекта составляет примерно половину длины волны света, то есть около 2-3·10-7 м.
Размер атома (10-10 м) более чем в тысячу раз меньше предельной разрешающей способности оптического микроскопа. Световые волны просто «огибают» атом, не отражаясь от него так, чтобы сформировать чёткое изображение. Поэтому в рамках геометрической и даже классической волновой оптики увидеть отдельный атом невозможно.
Проверка результата:
Действительно, для наблюдения атомов используют электронные микроскопы или сканирующие туннельные микроскопы, где длина волны частиц (электронов) может быть сделана значительно меньше размеров атома за счёт высоких энергий ускорения. Это подтверждает, что ограничение связано именно с большой длиной волны видимого света по сравнению с размером объекта.
Размер атома (~10-10 м) многократно меньше длины волны видимого света (~5·10-7 м). Из-за явления дифракции световые волны огибают такие мелкие объекты, не формируя их изображения. Разрешающая способность оптического микроскопа ограничена величиной порядка половины длины волны, поэтому увидеть атом невозможно.
В условии нет пунктов а), б), в), поэтому short_answer дан единым текстом. Решение опирается на фундаментальное ограничение дифракции.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 57.1 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 57.1?
Краткий ответ: Размер атома (~10^-10 м) многократно меньше длины волны видимого света (~5 · 10^-7 м). Из-за явления дифракции световые волны огибают такие мелкие объекты, не формируя их изображения. Разрешающая способность оптического микроскопа ограничена величиной порядка половины длины волны, поэтому увидеть атом невозможно.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 57. Границы применимости геометрической оптики.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.