Номер 2, страница 85 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. При каком условии наблюдается устойчивая интерференционная картина?

Устойчивая, или стационарная, интерференционная картина — это пространственное распределение максимумов и минимумов интенсивности волн, которое не изменяется с течением времени. Для наблюдения такой картины необходимо выполнение совокупности следующих условий:

1. Когерентность волн.

Это основное и самое важное условие. Интерферирующие волны должны быть когерентными. Когерентными называются волны, которые имеют:

а) одинаковую частоту (и, следовательно, длину волны в вакууме);

б) постоянную во времени разность фаз в любой точке пространства, где они накладываются.

Только при выполнении этого условия разность фаз $\Delta \phi$ между волнами в каждой точке пространства будет постоянной. В тех точках, где разность хода $\Delta d$ равна целому числу длин волн, будет наблюдаться максимум усиления (конструктивная интерференция):

$\Delta d = k \lambda$, где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$

В тех точках, где разность хода равна полуцелому числу длин волн, будет наблюдаться минимум (деструктивная интерференция):

$\Delta d = (k + \frac{1}{2})\lambda$, где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$

Если бы волны были некогерентны, их разность фаз менялась бы хаотично, и интерференционная картина усреднилась бы до равномерной освещенности.

2. Одинаковая плоскость поляризации.

Световые волны являются поперечными электромагнитными волнами. Интерферировать могут только компоненты векторов напряженности электрического поля $\vec{E}$, колеблющиеся в одной плоскости. Если две световые волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, они не интерферируют, и интерференционной картины интенсивности не возникает.

3. Близкие по значению амплитуды.

Для того чтобы интерференционная картина была четкой (контрастной), амплитуды $A_1$ и $A_2$ интерферирующих волн должны быть близки по значению. Интенсивность в максимумах пропорциональна $(A_1 + A_2)^2$, а в минимумах — $(A_1 - A_2)^2$. Наибольший контраст достигается при равенстве амплитуд ($A_1 = A_2$), так как в этом случае интенсивность в минимумах равна нулю, и мы видим чередование ярких и полностью темных полос.

Хотя интерференция возможна и для немонохроматического света (например, белого), наиболее простая и четкая картина на большом протяжении наблюдается именно для монохроматических волн (волн одной частоты), что является частью условия когерентности.

Ответ: Устойчивая интерференционная картина наблюдается при наложении когерентных волн, то есть волн, имеющих одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз. Для получения четкой и контрастной картины также необходимо, чтобы волны имели одинаковую (или близкую) плоскость поляризации и близкие по значению амплитуды.