Номер 5, страница 108, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

5. Как определяются максимумы и минимумы интерференции волн? Какое условие требуется для наблюдения дифракции волн?

Как определяются максимумы и минимумы интерференции волн?

Интерференция — это явление сложения в пространстве двух или более когерентных волн, при котором образуется постоянная во времени картина распределения амплитуд колебаний. Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз в точках их источников. Результат сложения волн в любой точке пространства зависит от разности хода ($\Delta d$) — разности расстояний, пройденных волнами от их источников до этой точки.

Максимумы интерференции, или условия конструктивной интерференции, наблюдаются в тех точках, где колебания, создаваемые волнами, происходят в одной фазе. Это приводит к усилению результирующей амплитуды. Условие максимума выполняется, если разность хода волн равна целому числу длин волн ($\lambda$):

$\Delta d = k \cdot \lambda$, где $k = 0, 1, 2, ...$

Минимумы интерференции, или условия деструктивной интерференции, наблюдаются в точках, где колебания от волн находятся в противофазе. Это приводит к ослаблению и, в идеальном случае, полному гашению колебаний. Условие минимума выполняется, если разность хода равна нечетному числу полуволн:

$\Delta d = (2k+1) \frac{\lambda}{2}$, где $k = 0, 1, 2, ...$

Ответ: Максимумы интерференции определяются условием, при котором разность хода волн равна целому числу длин волн ($\Delta d = k \lambda$), а минимумы — условием, при котором разность хода равна нечетному числу полуволн ($\Delta d = (2k+1) \frac{\lambda}{2}$).

Какое условие требуется для наблюдения дифракции волн?

Дифракция волн — это совокупность явлений, наблюдаемых при распространении волн в среде с резкими неоднородностями, в частности — огибание волнами препятствий. В результате дифракции волны проникают в область геометрической тени.

Для того чтобы явление дифракции было отчетливо выражено, необходимо выполнение определенного условия, связывающего длину волны $\lambda$ и характерный размер препятствия или отверстия $d$.

Основное условие для существенного проявления дифракции заключается в том, что размеры препятствия должны быть сопоставимы (сравнимы по порядку величины) с длиной волны или быть меньше нее.

Математически это условие записывается в виде:

$d \lesssim \lambda$

Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волны распространяются практически прямолинейно в соответствии с законами геометрической оптики, и эффект дифракции пренебрежимо мал. Когда же размер препятствия становится сравним с длиной волны, волновая природа света проявляется в полной мере, и волна заметно огибает препятствие.

Ответ: Для наблюдения дифракции волн требуется, чтобы размеры препятствия или отверстия ($d$) были соизмеримы с длиной волны ($\lambda$) или меньше неё ($d \lesssim \lambda$).