Задание(экспериментальное исследование), страница 147, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

В куске картона сделайте иглой отверстие и посмотрите через него на раскаленную нить электрической лампы. Что вы наблюдаете? Объясните.

При наблюдении раскаленной нити электрической лампы через очень маленькое отверстие, проделанное иглой в картоне, будет видна не просто точка света или четкое изображение нити, а дифракционная картина. Она будет выглядеть как центральное яркое пятно, окруженное чередующимися темными и светлыми кольцами. Причем светлые кольца будут радужными, то есть окрашенными в цвета спектра, а их яркость будет быстро убывать по мере удаления от центра.

Это явление объясняется волновой природой света. Когда световая волна проходит через очень маленькое отверстие, сопоставимое по размеру с длиной волны света, она отклоняется от прямолинейного распространения. Это явление называется дифракцией.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждая точка отверстия становится источником вторичных световых волн. Эти волны, распространяясь за отверстием, накладываются друг на друга и интерферируют. В тех точках пространства, куда волны приходят в одинаковой фазе, они усиливают друг друга — наблюдается максимум света (светлое кольцо). Там, куда волны приходят в противофазе, они гасят друг друга — наблюдается минимум (темное кольцо).

Свет от лампы накаливания является белым, то есть содержит волны разной длины (разных цветов). Угол, на который дифрагирует свет, зависит от его длины волны $ \lambda $. Свет с большей длиной волны (красный) отклоняется сильнее, чем свет с меньшей длиной волны (фиолетовый, синий). Из-за этого белый свет разлагается в спектр, и мы видим радужные кольца, а не просто белые. Это явление называется дисперсией света в результате дифракции.

Ответ: Наблюдается дифракционная картина: центральное яркое изображение нити, окруженное радужными кольцами убывающей яркости. Это объясняется волновыми свойствами света — дифракцией (огибанием светом малого отверстия) и последующей интерференцией световых волн. Радужная окраска колец возникает из-за дисперсии, так как степень дифракции зависит от длины световой волны (цвета).