Номер 2, страница 144 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 40. Интерференция волн. Глава 5. Волновые свойства света - номер 2, страница 144.

2. Какое явление называют интерференцией?

Интерференцией называют явление, возникающее при наложении (суперпозиции) двух или нескольких когерентных волн, в результате которого происходит устойчивое во времени перераспределение энергии в пространстве. Это перераспределение проявляется в виде чередования областей с максимальной (усиление волн) и минимальной (ослабление волн) амплитудой колебаний.

Это явление характерно для волн любой природы: механических (звук, волны на воде), электромагнитных (свет, радиоволны) и даже для волн де Бройля в квантовой механике.

Основными условиями для наблюдения устойчивой интерференционной картины являются:

1. Когерентность волн: источники волн должны иметь одинаковую частоту, и разность фаз между ними должна быть постоянной во времени. Обычно это достигается, если волны испускаются одним источником (например, свет проходит через две близко расположенные щели) или синхронизированными источниками.

2. Одинаковая поляризация (для поперечных волн, таких как свет): для интерференции необходимо, чтобы плоскости колебаний векторов напряженности электрического поля были одинаковыми или близкими.

В зависимости от разности хода волн в точке наблюдения, интерференция может быть конструктивной или деструктивной. Разность хода — это разница в расстояниях, которые проходят волны от своих источников до точки наблюдения.

Конструктивная интерференция (условие максимума)

Происходит, когда разность хода $\Delta d$ двух волн равна целому числу длин волн $\lambda$. В этом случае волны приходят в точку в одинаковой фазе (например, гребень с гребнем), усиливая друг друга. Амплитуда результирующей волны максимальна.

Математически это записывается как: $\Delta d = m \lambda$, где $m$ — целое число ($m = 0, 1, 2, ...$).

Деструктивная интерференция (условие минимума)

Происходит, когда разность хода $\Delta d$ равна нечетному числу полуволн. Волны приходят в точку в противофазе (например, гребень с впадиной) и гасят друг друга. Амплитуда результирующей волны минимальна (вплоть до нуля, если исходные амплитуды равны).

Математически это записывается как: $\Delta d = (2m + 1) \frac{\lambda}{2}$ или $\Delta d = (m + \frac{1}{2})\lambda$, где $m$ — целое число ($m = 0, 1, 2, ...$).

Примерами интерференции в природе и технике являются радужные цвета мыльных пузырей и нефтяных пленок на воде (интерференция в тонких пленках), работа голографии и интерферометров, а также возникновение "зон молчания" в акустике.

Ответ: Интерференция — это явление наложения когерентных волн, которое приводит к образованию в пространстве устойчивой картины их взаимного усиления (максимумы) и ослабления (минимумы).