Ответьте на вопросы, страница 112 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему в помещении при подключении второго источника максимумы и минимумы освещенности не наблюдаются, освещение усиливается во всем пространстве?

Явление устойчивого перераспределения световой энергии в пространстве с образованием областей максимумов и минимумов освещенности называется интерференцией. Для наблюдения стабильной интерференционной картины необходимо, чтобы источники света были когерентными.

Два обычных источника света в помещении (например, две лампочки) не являются когерентными. Именно поэтому при включении второго источника мы наблюдаем не интерференционную картину, а общее усиление освещения. Это объясняется несколькими причинами:

1. Механизм излучения света
Свет в обычных лампах излучается огромным количеством независимых друг от друга атомов. Каждый атом излучает световую волну (фотон) спонтанно, то есть в случайный момент времени и со случайной начальной фазой. Процесс излучения одной такой волны очень короток (его длительность порядка $10^{-8}$ с), после чего атом может излучить новую волну, но уже с другой фазой.

2. Отсутствие постоянной разности фаз
Когерентность подразумевает, что разность фаз между волнами от двух источников в любой точке пространства остается постоянной во времени. Поскольку атомы в двух разных лампочках излучают свет совершенно независимо, разность фаз между приходящими от них волнами непрерывно и хаотически изменяется. В один момент времени волны могут прийти в фазе (усиливая друг друга), а в следующий — в противофазе (ослабляя друг друга).

3. Инертность зрительного восприятия
Эти хаотические и чрезвычайно быстрые изменения интерференционной картины (миллиарды раз в секунду) не могут быть зафиксированы человеческим глазом или любым другим обычным фотоприемником из-за их инертности. Наше зрение усредняет воспринимаемую световую энергию за определенный промежуток времени.

4. Сложение интенсивностей
В результате такого усреднения по времени для некогерентных источников световая энергия (интенсивность) в любой точке пространства просто складывается. Итоговая интенсивность $I_{общ}$ равна сумме интенсивностей от каждого источника $I_1$ и $I_2$: $I_{общ} = I_1 + I_2$ Это означает, что вместо перераспределения света (где-то светлее, где-то темнее), происходит его суммирование, что и воспринимается как общее усиление освещенности во всем пространстве.

Ответ: Максимумы и минимумы освещенности не наблюдаются, потому что обычные источники света, используемые в помещениях, являются некогерентными. Это означает, что они излучают световые волны с постоянно и хаотически меняющейся разностью фаз. Из-за этого устойчивая интерференционная картина не может сформироваться, а человеческий глаз, усредняя световой поток во времени, воспринимает лишь суммарную интенсивность от двух источников, что приводит к общему усилению освещения во всем пространстве.