Номер 6.22, страница 36 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VI. Электромагнитная природа света - номер 6.22, страница 36.

Условие.

6.22 Объясните, почему, когда человек начинает видеть радужные кольца в чистом воздухе вокруг источников света, врач-офтальмолог считает это признаком помутнения прозрачных сред глаза (началом катаракты).

Решение.

Решение

Появление радужных колец (гало) вокруг источников света, когда в воздухе нет тумана или капель воды, связано с оптическим явлением дифракции света. В здоровом глазу его прозрачные среды — роговица, хрусталик и стекловидное тело — оптически однородны и пропускают свет, фокусируя его на сетчатке без существенного рассеяния.

Начало катаракты характеризуется помутнением хрусталика. В его структуре возникают микроскопические неоднородности: уплотнения белковых волокон, скопления жидкости (вакуоли) и другие частицы, которые становятся препятствиями на пути световых лучей. Эти многочисленные, хаотично расположенные частицы для проходящего через них света действуют как дифракционная решетка.

Когда свет от точечного или удаленного источника (например, фонаря) проходит через такой помутневший хрусталик, он дифрагирует на этих неоднородностях. В результате дифракции происходит разложение белого света в спектр (дисперсия), так как угол, на который отклоняется свет, зависит от его длины волны ($\lambda$). Согласно условию дифракционных максимумов $d \sin\theta = k\lambda$, где $d$ — характерный размер неоднородностей, $\theta$ — угол дифракции, $k$ — порядок максимума. Свет с меньшей длиной волны (синий, фиолетовый) отклоняется на меньший угол, а свет с большей длиной волны (красный) — на больший.

Вследствие этого человек видит вокруг источника света концентрические радужные круги, у которых внутренняя часть окрашена в сине-фиолетовый цвет, а внешняя — в красный. Поскольку причиной этого оптического эффекта являются патологические изменения внутри самого глаза, для врача-офтальмолога это является важным диагностическим признаком, указывающим на возможное начало катаракты или другого заболевания, нарушающего прозрачность оптических сред глаза.

Ответ: Радужные кольца вокруг источников света появляются из-за дифракции света на микроскопических помутнениях (неоднородностях), которые образуются в прозрачных средах глаза (в частности, в хрусталике) при развитии катаракты. Эти неоднородности действуют как дифракционная решетка, раскладывая белый свет в спектр.