Номер 8.55, страница 187 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 8. Волновая оптика. Дифракция света. Дифракционная решётка - номер 8.55, страница 187.

Условие.

8.55. Почему для наблюдения дифракции света пользуются телами или отверстиями малых размеров (игла, тонкая проволока, волос и т. д.)?

Решение.

Решение

Дифракция — это явление, заключающееся в огибании волнами препятствий. В более широком смысле, под дифракцией понимают любые отклонения от законов геометрической оптики при распространении волн. Явление дифракции характерно для любого волнового процесса, включая свет.

Чтобы дифракция была хорошо заметна, необходимо выполнение определенного условия: размеры препятствия или отверстия ($\text{d}$) должны быть соизмеримы (сравнимы по порядку величины) с длиной волны ($\lambda$) или быть меньше неё. Это условие можно выразить как $d \le \lambda$. Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волны распространяются практически прямолинейно, и дифракционные эффекты становятся пренебрежимо малыми.

Видимый свет представляет собой электромагнитные волны с очень короткой длиной волны. Диапазон длин волн видимого света составляет примерно от 400 нм (фиолетовый свет) до 700 нм (красный свет), то есть $\lambda \approx 4 \cdot 10^{-7} \text{ м} - 7 \cdot 10^{-7} \text{ м}$.

Из-за такой малой длины волны для наблюдения заметного отклонения света от прямолинейного распространения необходимо использовать препятствия или отверстия очень малых размеров. Именно поэтому в опытах по наблюдению дифракции света используют такие объекты, как острие иглы, тонкая проволока или человеческий волос. Их размеры (например, толщина волоса около 50-100 мкм) достаточно малы, чтобы условие соизмеримости с длиной волны света выполнялось, и можно было наблюдать отчётливую дифракционную картину — систему чередующихся светлых и тёмных полос.

Ответ: Для наблюдения дифракции света пользуются телами или отверстиями малых размеров, потому что явление дифракции (огибание волнами препятствий) проявляется заметно лишь в том случае, когда размеры препятствий сопоставимы с длиной волны. Длина волны видимого света очень мала (составляет доли микрона), поэтому и препятствия должны быть соответствующе малыми, чтобы дифракционная картина была отчётливо видна.