Номер 2, страница 101 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Чем объяснить, что при освещении тонкой пленки параллельными пучками белого света наблюдается радужная окраска пленки?

2. Радужная окраска тонких пленок (например, мыльных пузырей или масляных пятен на воде) при освещении их белым светом объясняется явлением интерференции света.

Когда параллельный пучок белого света падает на тонкую пленку, происходит следующее:

1. Часть света отражается от ее верхней поверхности.

2. Другая часть света проходит внутрь пленки, преломляется, отражается от ее нижней поверхности и, снова преломившись на верхней границе, выходит наружу параллельно первому отраженному лучу.

В результате в точке наблюдения встречаются два когерентных световых луча, которые прошли разные пути. Разница в их путях называется оптической разностью хода ($ \Delta $). Эта разность хода зависит от толщины пленки $\text{d}$, ее показателя преломления $\text{n}$ и угла падения света.

Результат наложения (интерференции) этих двух лучей зависит от величины разности хода и длины волны света $ \lambda $. В зависимости от соотношения между ними волны могут либо усиливать, либо ослаблять друг друга:

• Если в разности хода укладывается целое число длин волн, то волны усиливают друг друга. Это условие интерференционного максимума (конструктивная интерференция).

• Если в разности хода укладывается полуцелое число длин волн, то волны гасят друг друга. Это условие интерференционного минимума (деструктивная интерференция).

(Важно также учитывать, что при отражении от оптически более плотной среды происходит потеря полуволны, что эквивалентно добавлению $ \lambda/2 $ к оптической разности хода, что влияет на условия максимума и минимума).

Белый свет представляет собой совокупность электромагнитных волн разной длины, каждой из которых соответствует определенный цвет (от фиолетового до красного). Так как условие усиления или ослабления света зависит от длины волны $ \lambda $, то для данной толщины пленки $\text{d}$ и при определенном угле наблюдения будут усиливаться волны одних длин (одни цвета) и ослабляться волны других длин (другие цвета).

Поскольку толщина пленки обычно не является идеально постоянной или угол наблюдения меняется при смещении взгляда, то в разных ее точках усиливаются разные цвета. В результате пленка оказывается окрашенной в различные цвета спектра, которые плавно переходят друг в друга, создавая наблюдаемую радужную картину.

Ответ: Наблюдаемая радужная окраска является результатом интерференции световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой пленки. Так как условия усиления (максимума) и ослабления (минимума) света зависят от длины волны, а белый свет содержит волны всех длин видимого спектра, для разных участков пленки (с разной толщиной) или под разными углами наблюдения усиливаются разные цвета, что и создает радужный узор.