Номер 2, страница 119 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. Как Френель объяснил образование чередующихся светлых и темных колец на экране при освещении малого круглого отверстия?

2. Огюстен Френель объяснил образование чередующихся светлых и темных колец при дифракции света на круглом отверстии, используя развитый им принцип Гюйгенса–Френеля и метод зон Френеля.

Согласно принципу Гюйгенса–Френеля, каждая точка волнового фронта, достигшего отверстия, становится источником вторичных когерентных сферических волн. Дифракционная картина, наблюдаемая на экране, является результатом интерференции этих вторичных волн.

Для расчета амплитуды результирующего колебания в некоторой точке P на экране Френель предложил разбивать открытую часть волнового фронта (площадь отверстия) на кольцевые зоны. Эти зоны, названные зонами Френеля, строятся таким образом, чтобы расстояния от краев соседних зон до точки наблюдения P отличались ровно на половину длины волны ($ \lambda/2 $).

Это построение имеет два важных следствия:
1. Волны, приходящие в точку P от двух соседних зон, находятся в противофазе, а значит, при наложении они взаимно ослабляют друг друга.
2. Площади зон примерно одинаковы, и создаваемые ими амплитуды колебаний также почти равны (лишь незначительно убывают с ростом номера зоны).

В результате интенсивность света в точке P определяется тем, сколько зон Френеля укладывается в отверстии для этой точки.
* Если в отверстии укладывается нечетное число зон ($k=1, 3, 5, \dots$), то действие четных и нечетных зон не полностью компенсирует друг друга. Остается "лишняя" нескомпенсированная зона, которая создает значительную амплитуду. В этой точке будет наблюдаться максимум интенсивности (светлое кольцо или центральное пятно).
* Если в отверстии укладывается четное число зон ($k=2, 4, 6, \dots$), то действия соседних зон попарно почти полностью уничтожают друг друга. Результирующая амплитуда близка к нулю, и в этой точке будет наблюдаться минимум интенсивности (темное кольцо).

При смещении точки наблюдения от центра к краю экрана, число зон Френеля, укладывающихся в отверстии, меняется. Это приводит к тому, что условия максимума и минимума последовательно сменяют друг друга, что и формирует на экране картину из чередующихся светлых и темных концентрических колец.

Ответ: Френель объяснил образование колец как результат интерференции вторичных световых волн, идущих от разных участков круглого отверстия. Он разбил отверстие на зоны (зоны Френеля) так, что волны от соседних зон гасят друг друга. В тех точках на экране, куда свет приходит от нечетного числа зон, наблюдается максимум (светлое кольцо), а в точках, куда свет приходит от четного числа зон, — минимум (темное кольцо). Это чередование и создает кольцевую дифракционную картину.