Номер 20.11, страница 124 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Оптика. 20. Волновая оптика - номер 20.11, страница 124.

Условие.

20.11* Две когерентные световые волны в результате интерференции могут взаимно погаситься в некоторой области. Куда «исчезает» энергия этих волн?

Решение.

Решение 2.

Решение

При интерференции когерентных световых волн выполняется закон сохранения энергии. Энергия не исчезает, а происходит её пространственное перераспределение.

Интерференционная картина, которая наблюдается на экране, состоит из чередующихся светлых и темных полос. В тех точках, где волны гасят друг друга (деструктивная интерференция), образуются темные полосы — минимумы интенсивности. Энергия светового потока в этих областях близка к нулю.

Однако в тех точках, где волны усиливают друг друга (конструктивная интерференция), образуются светлые полосы — максимумы интенсивности. Важно отметить, что интенсивность света в максимумах больше, чем просто сумма интенсивностей двух исходных волн. Например, если две волны одинаковой амплитуды $\text{A}$ и интенсивности $I_0$ (где интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды, $I \propto A^2$) складываются, то в максимуме результирующая амплитуда будет $\text{2A}$, а интенсивность $I_{max} \propto (2A)^2 = 4A^2 = 4I_0$. Это в два раза больше, чем сумма интенсивностей $I_0 + I_0 = 2I_0$.

Таким образом, энергия, которая "отсутствует" в темных полосах, концентрируется в светлых, делая их ярче, чем была бы простая сумма света от двух источников. Полная энергия, усредненная по всей площади интерференционной картины, остается равной сумме энергий исходных волн.

Ответ: Энергия не исчезает, а перераспределяется в пространстве: из областей деструктивной интерференции (где наблюдаются минимумы освещенности) она перемещается в области конструктивной интерференции (где наблюдаются максимумы освещенности).