Номер 8.32, страница 185 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 8. Волновая оптика. Интерференция света - номер 8.32, страница 185.

Условие.

8.32. Мыльный пузырь на солнце играет всеми цветами радуги. Почему?

Решение.

Решение

Радужная окраска мыльного пузыря объясняется явлением интерференции света в тонких пленках. Стенка мыльного пузыря представляет собой очень тонкую пленку мыльной воды, толщина которой сопоставима с длинами волн видимого света.

Когда солнечный свет, который является белым (то есть содержит волны всех цветов), падает на пузырь, происходят два отражения:

1. Часть света отражается от внешней поверхности пленки.

2. Другая часть света проходит внутрь пленки, преломляется и отражается от её внутренней поверхности.

Эти два отраженных световых луча, выходя из пленки, накладываются друг на друга и интерферируют (складываются). Результат интерференции (усиление или ослабление) зависит от разности хода лучей, которая определяется толщиной пленки $\text{d}$ и углом падения света.

Условие усиления (конструктивной интерференции) для определенной длины волны $\lambda$ (определенного цвета) зависит от толщины пленки $\text{d}$ и показателя преломления $\text{n}$ мыльного раствора. При почти нормальном падении света условие максимума выглядит так: $2dn = (m + 1/2)\lambda$, где $m = 0, 1, 2, ...$

Так как толщина стенки мыльного пузыря неодинакова в разных его частях (обычно она меньше вверху и больше внизу из-за стекания жидкости под действием силы тяжести), то в разных местах пузыря это условие будет выполняться для разных длин волн. В результате мы видим разноцветные полосы. В тех местах, где толщина пленки такова, что усиливается, например, красный цвет, мы видим красную полосу. В других местах, с другой толщиной, усиливается синий цвет, и мы видим синюю полосу, и так далее. Постоянное движение жидкости в пленке и испарение приводят к тому, что цветные узоры на пузыре переливаются и меняются.

Ответ: Радужные цвета на мыльном пузыре возникают в результате интерференции световых волн, отраженных от внешней и внутренней поверхностей тонкой мыльной пленки. Поскольку толщина пленки пузыря постоянно меняется и неодинакова в разных точках, для разных длин волн (цветов) в разных местах создаются условия для усиления, что и приводит к появлению разноцветных узоров.