Номер 2, страница 79 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. При каком условии наблюдается устойчивая интерференционная картина?

2. При каком условии наблюдается устойчивая интерференционная картина?

Устойчивая интерференционная картина, то есть картина чередующихся максимумов и минимумов интенсивности, которая не изменяется во времени, наблюдается при наложении (суперпозиции) когерентных волн.

Волны называются когерентными, если они удовлетворяют двум основным условиям:

1. Одинаковая частота (монохроматичность): Складываемые волны должны иметь одинаковую частоту $\nu$ и, соответственно, одинаковую длину волны $\lambda$ в данной среде. Математически это записывается как $\nu_1 = \nu_2$.
2. Постоянная разность фаз: Разность фаз $\Delta\phi$ между колебаниями, возбуждаемыми волнами в любой точке пространства, должна оставаться постоянной во времени. То есть, $\Delta\phi = \phi_2(t) - \phi_1(t) = \text{const}$.

Рассмотрим, почему эти условия являются необходимыми. Результат интерференции в любой точке пространства определяется разностью фаз $\Delta\phi$ приходящих в эту точку волн.

- Если в некоторой точке разность фаз равна четному числу $\pi$, то есть $\Delta\phi = 2\pi k$ (где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$), то наблюдается интерференционный максимум (волны усиливают друг друга).
- Если разность фаз равна нечетному числу $\pi$, то есть $\Delta\phi = (2k+1)\pi$, то наблюдается интерференционный минимум (волны ослабляют друг друга).

Если разность фаз $\Delta\phi$ будет беспорядочно и быстро меняться со временем (что характерно для некогерентных волн), то в каждой точке пространства максимумы и минимумы будут быстро сменять друг друга. Вследствие инертности любого приемника излучения (например, сетчатки глаза или фотопластинки) мы не сможем зафиксировать эту быструю смену и увидим лишь усредненную по времени, равномерную освещенность без каких-либо полос.

На практике когерентные волны получают, разделяя волну от одного источника на две или несколько частей. Например, в опыте Юнга свет от одного источника пропускают через две близко расположенные щели. Эти щели становятся вторичными источниками когерентных волн, так как любые случайные изменения фазы в исходном источнике происходят синхронно в обеих щелях, и разность фаз между ними остается постоянной. Идеальным источником когерентного света является лазер.

Ответ: Устойчивая интерференционная картина наблюдается при условии, что интерферирующие волны когерентны, то есть имеют одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.