Номер 4, страница 137 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 33. Интерференция, дифракция и поляризация механических волн. Глава 5. Механические волны - номер 4, страница 137.

Условие.

4. При каких условиях дифракция волн проявляется особенно отчётливо?

Решение.

Решение 2.

Дифракция — это явление огибания волнами препятствий, то есть отклонение от прямолинейного распространения в однородной среде. Это явление присуще любым волновым процессам: звуковым, световым, волнам на поверхности воды и т.д. Степень, в которой проявляется дифракция, напрямую зависит от соотношения между длиной волны $\lambda$ и характерным размером препятствия или отверстия $d$.

Наиболее отчётливо дифракция наблюдается в том случае, когда длина волны сопоставима (соизмерима) с размерами препятствия. Математически это условие можно выразить как:

$\lambda \ge d$

Рассмотрим это условие более детально:

• Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волна распространяется практически прямолинейно, и за препятствием образуется чёткая область тени. В этом случае законы геометрической оптики хорошо применимы, а дифракционные эффекты незначительны. Например, свет (с длиной волны в сотни нанометров) не огибает заметно крупные предметы, как человек или дом.
• Если размеры препятствия сравнимы с длиной волны ($d \approx \lambda$), волны сильно отклоняются от прямолинейного пути, огибая препятствие и проникая в область геометрической тени. Именно в этой ситуации дифракционные явления проявляются наиболее ярко и наблюдается характерная дифракционная картина. Например, звуковые волны, имеющие длину от десятков сантиметров до метров, легко огибают углы зданий и другие соразмерные им препятствия, поэтому мы можем слышать звук, не видя его источника. Волны на воде также наглядно дифрагируют на опорах моста или на входе в бухту.
• Если размеры препятствия намного меньше длины волны ($d \ll \lambda$), то волна огибает его так, что её фронт практически не искажается. Препятствие в этом случае почти не влияет на распространение волны.

Таким образом, для отчётливого наблюдения дифракции необходимо, чтобы размеры препятствий были порядка длины волны.

Ответ: Дифракция волн проявляется особенно отчётливо, когда длина волны соизмерима с размерами препятствий (или отверстий) или превышает их.