Номер 3, 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 3, страница 136.

Условие.

3. Почему при освещении мыльной плёнки жёлтым светом мы не наблюдаем радужной окраски?

Решение.

Решение

Радужная окраска мыльной плёнки возникает в результате явления интерференции света. Когда на плёнку падает белый свет, который представляет собой совокупность электромагнитных волн разной длины (разных цветов), световые волны отражаются от двух поверхностей плёнки: внешней и внутренней. Эти две отражённые волны интерферируют между собой, то есть накладываются друг на друга.

Результат интерференции (усиление или ослабление света) зависит от разности хода лучей, которая, в свою очередь, определяется толщиной плёнки в данном месте и длиной волны света. Условие для максимального усиления света (конструктивной интерференции) при падении света, близком к нормальному, выглядит так:

$2dn = (m + \frac{1}{2})\lambda$, где $\text{d}$ – толщина плёнки, $\text{n}$ – показатель преломления вещества плёнки, $\text{m}$ – целое число (0, 1, 2, ...), а $\lambda$ – длина волны света.

Поскольку толщина мыльной плёнки неоднородна (обычно она тоньше вверху и толще внизу из-за стекания жидкости), в разных её частях это условие будет выполняться для разных длин волн из спектра белого света. В результате мы видим разноцветные полосы, то есть радужную окраску – плёнка разлагает белый свет в спектр.

Когда же мыльная плёнка освещается жёлтым светом, который является монохроматическим (состоит из волн одной определённой длины $\lambda_{жёлтый}$), то в падающем свете просто нет других цветов. Интерференция, конечно, происходит, но она может лишь усилить или ослабить этот единственный жёлтый цвет. В тех местах, где толщина плёнки удовлетворяет условию конструктивной интерференции для жёлтого света, мы будем наблюдать яркие жёлтые полосы. В тех местах, где выполняется условие деструктивной интерференции (гашения), мы увидим тёмные полосы.

Таким образом, вместо радужной картины мы увидим чередование жёлтых и тёмных полос. Радужная окраска не наблюдается, потому что для её возникновения необходимо наличие в источнике света волн разных длин (разных цветов), которые могли бы быть разделены плёнкой.

Ответ: Радужная окраска является результатом разложения белого света (состоящего из всех цветов спектра) на составляющие из-за интерференции в тонкой плёнке переменной толщины. Жёлтый свет является монохроматическим, то есть состоит из волн практически одной длины. Поэтому он не может быть разложен на другие цвета, и вместо радуги мы наблюдаем лишь чередование жёлтых и тёмных интерференционных полос.