Номер 2, страница 136, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 10. Электромагнитная природа света. Параграф 93. Волновые свойства света. Интерференция и дифракция света. Вопросы и задания - номер 2, страница 136.

Условие.

2. Объясните, как образуются чередующиеся светлые и тёмные полосы в эксперименте Юнга.

Решение.

Чередующиеся светлые и тёмные полосы в эксперименте Юнга образуются в результате явления интерференции света. В этом эксперименте монохроматический свет (свет одной длины волны) пропускают через экран с двумя очень узкими и близко расположенными щелями.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждая щель становится источником вторичных световых волн. Поскольку эти волны исходят от одного и того же начального источника света, они являются когерентными, то есть имеют одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Распространяясь от щелей, эти когерентные волны накладываются друг на друга. На экране, расположенном за щелями, наблюдается результат этого наложения — интерференционная картина. Характер этой картины в каждой конкретной точке экрана (будет ли там светло или темно) определяется разностью хода ($\Delta d$) — разницей в расстояниях, которые волны прошли от каждой из щелей до этой точки.

Образование светлых полос

Светлые полосы возникают в тех точках экрана, где волны от двух щелей приходят в одинаковой фазе. Это значит, что гребень одной волны совпадает с гребнем другой. Происходит конструктивная интерференция, при которой волны усиливают друг друга, приводя к максимальной амплитуде и, соответственно, максимальной яркости. Условие возникновения максимума интерференции (светлой полосы):

$\Delta d = k \lambda$, где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$ — целое число, а $\lambda$ — длина волны света.

Это означает, что разность хода должна быть равна целому числу длин волн.

Образование тёмных полос

Тёмные полосы появляются в точках, куда волны от щелей приходят в противофазе. Это значит, что гребень одной волны совпадает с впадиной другой. Происходит деструктивная интерференция, при которой волны гасят друг друга. В результате амплитуда колебаний становится минимальной (в идеале — нулевой), что мы воспринимаем как отсутствие света. Условие возникновения минимума интерференции (тёмной полосы):

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

Это означает, что разность хода должна быть равна нечётному числу полуволн.

Таким образом, на экране возникает упорядоченная картина чередующихся светлых и тёмных полос, которая наглядно демонстрирует волновую природу света.

Ответ: Чередующиеся светлые и тёмные полосы в эксперименте Юнга являются результатом интерференции когерентных световых волн, исходящих из двух близко расположенных щелей. Светлые полосы образуются в местах конструктивной интерференции (когда волны усиливают друг друга), а тёмные — в местах деструктивной интерференции (когда волны гасят друг друга). Условие возникновения светлых полос — разность хода волн равна целому числу длин волн ($\Delta d = k\lambda$), а тёмных — нечётному числу полуволн ($\Delta d = (k + \frac{1}{2})\lambda$).