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

Глава 7. Световые волны. Параграф 53. Дисперсия света. Образцы заданий ЕГЭ - номер 2, страница 205.

Условие.

2. Разложение пучка солнечного света в спектр при прохождении его через призму объясняется тем, что свет состоит из набора электромагнитных волн разной длины, которые, попадая в призму,

1) движутся с разной скоростью

2) имеют одинаковую частоту

3) поглощаются в разной степени

4) имеют одинаковую длину волны

Решение.

Решение 2.

Разложение пучка белого света (например, солнечного) в спектр при прохождении через призму — это явление, называемое дисперсией света. Суть этого явления заключается в зависимости показателя преломления вещества от частоты (или длины) световой волны.

Белый свет представляет собой совокупность электромагнитных волн различных частот, каждой из которых в вакууме соответствует определённая длина волны. Видимый человеком диапазон включает цвета от красного (наибольшая длина волны, наименьшая частота) до фиолетового (наименьшая длина волны, наибольшая частота).

Когда свет переходит из одной среды в другую (например, из воздуха в стекло призмы), он преломляется. Показатель преломления среды $n$ определяет, насколько сильно преломляется свет. Он связан со скоростью света в вакууме $c$ и скоростью света в данной среде $v$ соотношением: $n = c/v$.

Для большинства прозрачных веществ, включая стекло, показатель преломления зависит от длины волны света $n = n(\lambda)$. Как правило, для видимого света показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны. Это означает, что красный свет (с большей длиной волны) преломляется слабее, чем фиолетовый свет (с меньшей длиной волны).

Поскольку $v = c/n(\lambda)$, зависимость показателя преломления от длины волны означает, что и скорость распространения света в призме также зависит от длины волны. Волны разной длины (разного цвета) движутся внутри призмы с разной скоростью. Это различие в скоростях и, как следствие, в углах преломления, и приводит к разделению белого света на его составляющие цвета, то есть к образованию спектра.

Рассмотрим предложенные варианты ответа:

1) движутся с разной скоростью
Это утверждение является правильным. Как было объяснено выше, из-за явления дисперсии показатель преломления призмы $n$ различен для волн разной длины $\lambda$. Скорость света в призме $v$ определяется как $v = c/n(\lambda)$. Следовательно, волны, соответствующие разным цветам, движутся внутри призмы с разными скоростями. Например, красный свет движется быстрее, чем фиолетовый. Это и есть первопричина разложения света в спектр.
Ответ: 1

2) имеют одинаковую частоту
Это утверждение неверно. Солнечный свет является полихроматическим, то есть состоит из волн с разными частотами. Каждому цвету в спектре соответствует своя определённая частота. Частота света является его фундаментальной характеристикой и не изменяется при переходе из одной среды в другую.
Ответ: 2

3) поглощаются в разной степени
Это утверждение описывает явление избирательного поглощения света. Хотя стекло действительно может поглощать свет разных длин волн в разной степени, это явление не является причиной разложения света в спектр (пространственного разделения цветов). Дисперсия связана с преломлением, а не с поглощением.
Ответ: 3

4) имеют одинаковую длину волны
Это утверждение неверно и противоречит самому условию вопроса, в котором сказано, что свет состоит из набора волн разной длины. Белый свет по определению является совокупностью волн широкого диапазона длин.
Ответ: 4