Номер 1, страница 178, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. При изготовлении искусственных перламутровых пуговиц на их поверхность наносится мельчайшая штриховка. Почему после такой обработки пуговица имеет радужную окраску?

1. Нанесение на поверхность пуговицы мельчайшей штриховки, то есть множества параллельных бороздок, превращает её в оптический прибор, называемый отражательной дифракционной решёткой.

Падающий на пуговицу белый свет (например, солнечный или от лампы) состоит из электромагнитных волн разной длины, каждой из которых соответствует определённый цвет видимого спектра (от фиолетового до красного).

Когда свет отражается от рельефной поверхности со штриховкой, на каждой бороздке происходит явление дифракции — огибание световыми волнами препятствий. Отражённые от разных штрихов волны накладываются друг на друга, то есть интерферируют.

В результате интерференции происходит перераспределение энергии волн в пространстве. В направлениях, где волны усиливают друг друга (конструктивная интерференция), наблюдаются максимумы интенсивности света. Условие для наблюдения этих максимумов для дифракционной решётки описывается формулой:

$d \sin\varphi = k\lambda$

где $\text{d}$ — расстояние между соседними штрихами (период решётки), $\varphi$ — угол отражения, под которым наблюдается максимум света, $\lambda$ — длина световой волны, а $\text{k}$ — целое число, называемое порядком спектра ($k = 0, \pm1, \pm2, ...$).

Из этой формулы видно, что угол $\varphi$, под которым наблюдается яркий свет, напрямую зависит от длины волны $\lambda$. Поскольку для разных цветов (например, для красного $\lambda$ больше, чем для фиолетового) длины волн различны, их максимумы будут наблюдаться под разными углами. Таким образом, белый свет разлагается в спектр. Когда мы смотрим на пуговицу, в наш глаз под определённым углом попадает свет определённого цвета, а при изменении угла зрения или положения пуговицы мы видим другие цвета. Это и создаёт радужную окраску и эффект переливания цветов.

Ответ: Мельчайшая штриховка на поверхности пуговицы играет роль дифракционной решётки. Падающий на неё белый свет в результате явлений дифракции и интерференции разлагается в спектр. Поскольку максимумы интенсивности для разных цветов (длин волн) наблюдаются под разными углами, пуговица приобретает радужную окраску, которая меняется в зависимости от угла зрения.