Номер 1, страница 144 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 40. Интерференция волн. Глава 5. Волновые свойства света - номер 1, страница 144.

В О П Р О С Ы

1. Поясните, как складываются волны от независимых точечных источников.

Поясните, как складываются волны от независимых точечных источников.

Сложение волн в пространстве происходит в соответствии с принципом суперпозиции. Этот принцип гласит, что когда в одной точке среды распространяются несколько волн, результирующее смещение частицы среды в этой точке равно векторной сумме смещений, которые вызывала бы каждая волна по отдельности.

Однако, итоговый результат сложения волн кардинально различается для когерентных и независимых (некогерентных) источников.

• Когерентные источники излучают волны одинаковой частоты с постоянной во времени разностью фаз. Сложение волн от таких источников приводит к возникновению устойчивой во времени картины усиления и ослабления волн, называемой интерференцией.
• Независимые (некогерентные) источники — это источники, у которых разность фаз испускаемых волн изменяется со временем случайным и очень быстрым образом. Примером могут служить два независимых источника света, например, две лампочки, в которых атомы излучают свет независимо друг от друга.

При сложении волн от независимых точечных источников их разность фаз в любой точке пространства постоянно и хаотично меняется. Вследствие этого в каждой точке происходит чрезвычайно быстрая смена усиления и ослабления результирующей волны. Ни человеческий глаз, ни любой другой измерительный прибор с конечным временем реакции не способен отследить эти мгновенные изменения. Поэтому наблюдается лишь усредненная по времени картина.

При таком усреднении оказывается, что интерференционные эффекты исчезают. Вместо сложения амплитуд происходит сложение интенсивностей волн. Интенсивность волны пропорциональна квадрату ее амплитуды ($I \sim A^2$).

Таким образом, результирующая интенсивность $I_{рез}$ в любой точке пространства, где происходит наложение волн от независимых источников, равна простой арифметической сумме интенсивностей, которые создавал бы в этой точке каждый источник в отдельности:

$I_{рез} = I_1 + I_2 + \dots + I_n$

где $I_1, I_2, \dots, I_n$ — интенсивности волн от каждого из $n$ независимых источников.

Наглядным примером является освещение комнаты двумя лампами: общая освещенность (пропорциональная интенсивности света) в любой точке будет равна сумме освещенностей от каждой лампы. Никаких интерференционных полос при этом не наблюдается.

Ответ: Волны от независимых (некогерентных) точечных источников складываются таким образом, что результирующая интенсивность в любой точке пространства равна сумме интенсивностей от каждого источника. Устойчивая интерференционная картина при этом не наблюдается, так как разность фаз между волнами изменяется хаотично и очень быстро.