Номер 6.23, страница 36 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VI. Электромагнитная природа света - номер 6.23, страница 36.

Условие.

6.23 Для изготовления искусственных перламутровых пуговиц на поверхность наносят мельчайшую штриховку, после чего пуговицы приобретают радужную окраску. Объясните, почему это происходит.

Решение.

Решение

Радужная окраска искусственных перламутровых пуговиц объясняется физическим явлением — дифракцией света. Мельчайшая штриховка, нанесенная на поверхность пуговицы, представляет собой упорядоченную структуру из множества параллельных бороздок, которые находятся на очень малом расстоянии друг от друга. Такая поверхность действует как отражательная дифракционная решетка.

Падающий на пуговицу белый свет (например, солнечный) является совокупностью электромагнитных волн разной длины. Каждой длине волны в видимом диапазоне соответствует определенный цвет — от фиолетового (самые короткие волны) до красного (самые длинные).

Когда свет отражается от этой ребристой поверхности, световые волны, идущие от разных штрихов, интерферируют друг с другом, то есть складываются. В результате этой интерференции в одних направлениях волны усиливают друг друга (конструктивная интерференция), а в других — ослабляют (деструктивная интерференция).

Условие, при котором наблюдается усиление света определенного цвета, зависит от длины его волны ($ \lambda $) и угла, под которым мы смотрим на поверхность ($ \varphi $). Для дифракционной решетки это условие можно записать в виде формулы: $ d \sin\varphi = k\lambda $, где $ d $ — расстояние между соседними штрихами (период решетки), а $ k $ — целое число (порядок дифракционного максимума).

Из этой формулы следует, что лучи разных цветов (с разными $ \lambda $) будут усиливаться под разными углами $ \varphi $. Таким образом, дифракционная решетка разлагает белый свет в спектр. Когда мы смотрим на пуговицу, в наш глаз под определенным углом попадает свет преимущественно одного цвета. При изменении угла зрения или угла освещения пуговицы мы видим уже другой цвет, что и создает наблюдаемый эффект радужных переливов.

Ответ: Радужная окраска пуговиц возникает вследствие дифракции белого света на нанесенной на их поверхность тонкой штриховке, которая играет роль дифракционной решетки и разлагает падающий свет в спектр.