Номер 8, страница 85 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

8. Почему дифракцию механических волн наблюдать легче, чем дифракцию света?

Дифракция — это явление огибания волнами препятствий. Эффект дифракции проявляется наиболее отчетливо, когда длина волны $ \lambda $ сопоставима с размером препятствия $ d $ или превышает его ( $ \lambda \ge d $ ). Ключевое различие в наблюдении дифракции механических волн и света заключается именно в соотношении их длин волн и размеров типичных препятствий в нашей повседневной жизни.

Механические волны (например, звуковые волны или волны на воде) имеют относительно большие длины волн. Длина волны звука, воспринимаемого человеческим ухом, лежит в диапазоне от примерно 1.7 см (для высоких частот ~20 кГц) до 17 метров (для низких частот ~20 Гц). Длины волн на поверхности воды также могут достигать от сантиметров до многих метров. Размеры препятствий, которые мы встречаем в быту — дверные проемы, углы зданий, деревья, люди — часто сопоставимы с этими длинами волн. Поэтому звуковые волны легко огибают такие препятствия, и мы можем слышать звук из-за угла, не видя источника. Аналогично, волны на воде заметно огибают камни и сваи.

Свет, являясь электромагнитной волной, имеет чрезвычайно малую длину волны. Для видимого света она составляет от 400 до 700 нанометров (т.е. $ 4 \cdot 10^{-7} $ м – $ 7 \cdot 10^{-7} $ м). Это в сотни тысяч раз меньше размеров большинства окружающих нас предметов. Из-за такой короткой длины волны условие $ \lambda \ge d $ в обычных условиях не выполняется. Свет ведет себя так, как будто распространяется прямолинейно, и за непрозрачными предметами образуются резкие тени. Чтобы наблюдать дифракцию света, необходимо использовать препятствия или отверстия очень малых размеров, сопоставимых с длиной световой волны, например, узкие щели, дифракционные решетки или край острого лезвия.

Ответ: Дифракцию механических волн наблюдать легче, чем дифракцию света, потому что их длины волн (от сантиметров до десятков метров) сопоставимы с размерами повседневных препятствий. В то же время длина волны видимого света чрезвычайно мала (сотни нанометров), поэтому для наблюдения ее дифракции требуются специально созданные микроскопические препятствия, которые не встречаются в обычных условиях.