Номер 2, страница 205 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 53. Дисперсия света. Глава 7. Световые волны - номер 2, страница 205.

Условие.

2. Почему только узкий световой пучок даёт спектр после прохождения сквозь призму, а у широкого пучка окрашенными оказываются лишь края?

Решение.

Решение 2.

Решение

Это явление объясняется физическим свойством света, называемым дисперсией, и эффектом наложения спектров, который проявляется по-разному для узких и широких пучков.

Основной причиной разделения белого света на цвета является дисперсия — зависимость показателя преломления вещества от длины волны (или частоты) света. Для стекла, из которого обычно делают призмы, показатель преломления для фиолетового света (с короткой длиной волны) больше, чем для красного света (с длинной длиной волны). Вследствие этого, при прохождении через призму фиолетовые лучи отклоняются на больший угол, чем красные.

В случае узкого светового пучка, который можно считать почти точечным или линейным источником, все лучи выходят из призмы под разными углами в соответствии со своим цветом. Так как исходный пучок был узким, расходящиеся цветные лучи не перекрывают друг друга на экране, расположенном за призмой. В результате формируется четкая последовательность цветов от красного до фиолетового, которую мы называем спектром.

В случае широкого светового пучка, его можно представить как совокупность множества параллельных узких пучков. Каждый из этих узких пучков создает свой собственный спектр. Однако эти спектры, созданные соседними частями широкого пучка, накладываются друг на друга. В центральной части изображения происходит полное наложение спектров: в каждую точку попадает свет всех цветов радуги (красный от одной части пучка, зеленый от другой, синий от третьей и т. д.). Сложение всех цветов спектра дает в результате белый свет. Поэтому центральная часть пучка после прохождения призмы остается белой.

Окрашенными оказываются только края пучка. На одном краю, где лучи отклоняются меньше всего, мы видим красные и оранжевые цвета. Это происходит потому, что синие и фиолетовые компоненты света от этой части исходного пучка отклонились сильнее и сместились к центру. На противоположном краю, где лучи отклоняются сильнее всего, мы видим сине-фиолетовую кайму. Красные лучи от этой части исходного пучка отклонились недостаточно сильно, чтобы попасть в эту область. Таким образом, на краях происходит неполное наложение цветов, что и создает видимую окраску.

Ответ:

Узкий световой пучок после прохождения через призму создает четкий спектр, так как из-за явления дисперсии лучи разных цветов отклоняются на разные углы и, в силу узости пучка, не перекрываются. В случае широкого пучка, который можно представить как множество узких, спектры от разных его частей накладываются друг на друга. В центре это наложение приводит к смешению всех цветов обратно в белый свет. Окраска наблюдается лишь по краям, где происходит неполное наложение: с одной стороны остаются наименее отклонившиеся красные лучи, а с другой — наиболее отклонившиеся фиолетовые.