Номер 1, страница 137 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 5. Механические волны. Параграф 33. Интерференция, дифракция и поляризация механических волн. Вопросы к параграфу - номер 1, страница 137.

Условие.

1. Какие волны называют когерентными?

Решение.

Решение 2.

1. Какие волны называют когерентными?

Решение:

Когерентность (от лат. cohaerens — «находящийся в связи») — это свойство нескольких колебательных или волновых процессов протекать согласованно во времени и пространстве. Чтобы волны можно было назвать когерентными, они должны одновременно удовлетворять двум строгим условиям.

Во-первых, одинаковая частота. Все когерентные волны должны иметь одну и ту же частоту $ \nu $ (и, соответственно, одинаковую длину волны $ \lambda $). Для видимого света это условие означает, что волны должны быть монохроматическими, то есть иметь строго определённый цвет.

Во-вторых, постоянная разность фаз. Фаза колебаний определяет положение точки на волне в данный момент времени. Разность фаз между двумя когерентными волнами в любой точке пространства должна оставаться неизменной с течением времени. Если две волны описываются уравнениями $ s_1(t) = A_1 \cos(\omega t + \varphi_1) $ и $ s_2(t) = A_2 \cos(\omega t + \varphi_2) $, где $ \omega $ — циклическая частота, а $ \varphi_1 $ и $ \varphi_2 $ — начальные фазы, то их разность фаз $ \Delta\varphi = \varphi_2 - \varphi_1 $ должна быть константой ($ \Delta\varphi = \text{const} $).

Главное следствие когерентности — это способность волн к интерференции. Только при наложении когерентных волн можно наблюдать устойчивую во времени интерференционную картину, то есть чередование областей, где волны усиливают друг друга (максимумы), и областей, где они ослабляют или полностью гасят друг друга (минимумы). Если бы разность фаз менялась случайным образом, то результат сложения волн в каждой точке постоянно бы менялся, и чёткая картина интерференции не возникла бы.

Источники, излучающие когерентные волны, называют когерентными источниками. Обычные источники света, такие как лампы накаливания или Солнце, не являются когерентными, поскольку излучение происходит за счёт множества независимых атомов. Когерентные волны в оптике получают либо разделением волны от одного источника на две или более (например, в опыте Юнга с двумя щелями), либо с помощью лазеров, которые являются источниками высококогерентного света.

Ответ: Когерентными называют волны, которые имеют одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.