Номер 11, страница 140 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

Приложение «Знаем и применяем» - номер 11, страница 140.

Условие.

11. Прорежьте в обёртке от шоколада узкую щель и посмотрите сквозь неё одним глазом на лампу дневного света. Как вы объясните наблюдаемую картину?

помощник

▪ Какие волновые свойства присущи свету?

Решение.

При взгляде на лампу дневного света через узкую щель, прорезанную в обёртке от шоколада, наблюдается сложная картина, которая объясняется волновой природой света. Вместо четкого изображения щели видна расширенная центральная светлая полоса, а по бокам от нее — несколько радужных полос, которые становятся всё более тусклыми по мере удаления от центра. Это явление называется дифракцией света.

Дифракция — это явление огибания волнами препятствий. Когда световые волны проходят через узкую щель, размеры которой сравнимы с длиной световой волны, они отклоняются от прямолинейного распространения. Щели можно рассматривать как новый источник когерентных световых волн (согласно принципу Гюйгенса-Френеля). Эти волны, распространяясь дальше, накладываются друг на друга и интерферируют — усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от разности хода. В тех направлениях, где волны приходят в одинаковой фазе, наблюдаются максимумы света (светлые полосы), а там, где в противофазе — минимумы (темные промежутки).

Лампа дневного света излучает белый свет, который является смесью электромагнитных волн разной длины, соответствующих разным цветам спектра. Угол, на который отклоняется свет в результате дифракции, зависит от длины волны $\lambda$. Условие для наблюдения максимумов в дифракционной картине от одной щели можно описать так, что чем больше длина волны, тем на больший угол отклоняется свет.

Поскольку красный свет имеет наибольшую длину волны в видимом спектре, а фиолетовый — наименьшую, они отклоняются на разные углы. В результате белый свет разлагается в спектр. Центральная полоса ($k=0$) остается белой, так как в этом направлении максимумы для всех длин волн совпадают. А боковые полосы ($k=1, 2, ...$) представляют собой радужные спектры, в которых фиолетовая часть находится ближе к центру, а красная — дальше.

Таким образом, наблюдаемая картина является наглядной демонстрацией волновых свойств света — дифракции и интерференции.

Ответ: Наблюдаемая картина, состоящая из центральной белой полосы и радужных полос по бокам, является результатом дифракции белого света на узкой щели. Это явление объясняется волновыми свойствами света: свет огибает препятствие и интерферирует, при этом степень отклонения зависит от длины волны (цвета), что и приводит к разложению белого света в спектр.