Номер 5, 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 5, страница 136.

Условие.

5. После дождя можно видеть радужные полосы от тонких слоёв нефтепродуктов, масла, керосина на поверхностях луж. Чем объясняются наблюдаемые цветные полосы?

Решение.

Наблюдаемые радужные полосы на поверхности луж, покрытых тонкой плёнкой нефтепродуктов (масла, керосина), являются результатом физического явления, которое называется интерференция света в тонких плёнках.

Процесс можно объяснить следующим образом:

1. Когда солнечный свет, который является белым (то есть содержит волны всех цветов радуги), падает на поверхность плёнки, часть света отражается от её верхней поверхности (граница раздела воздух-масло).
2. Другая часть света преломляется, проходит сквозь плёнку и отражается от её нижней поверхности (граница раздела масло-вода).
3. Два этих отражённых луча (от верхней и от нижней поверхностей) распространяются в одном направлении и накладываются друг на друга (интерферируют).

Результат интерференции (усиление или ослабление света) зависит от разности хода между этими двумя лучами. Разность хода, в свою очередь, определяется толщиной плёнки $\text{d}$ и углом падения света.

Для усиления света определённого цвета (конструктивной интерференции) необходимо, чтобы оптическая разность хода лучей была такой, что гребни одной волны совпадают с гребнями другой. Условие для максимального усиления света с длиной волны $\lambda$ можно записать как $2dn \approx (m + \frac{1}{2})\lambda$, где $\text{d}$ — толщина плёнки, $\text{n}$ — показатель преломления плёнки, а $\text{m}$ — целое число (0, 1, 2, ...).

Толщина плёнки нефтепродуктов на луже обычно неоднородна и меняется от точки к точке. В тех местах, где толщина плёнки такова, что выполняется условие максимума для определённой длины волны (например, красного цвета), мы видим эту область окрашенной в красный цвет. В соседней области, где толщина немного другая, условие максимума будет выполняться уже для другой длины волны (например, зелёного цвета).

Таким образом, из-за различной толщины плёнки в разных местах белый свет разлагается в спектр, и мы наблюдаем радужные полосы, где каждая цветная полоса соответствует области с определённой толщиной плёнки.

Ответ: Наблюдаемые цветные полосы объясняются явлением интерференции света. Световые волны, отражённые от верхней и нижней поверхностей тонкой плёнки нефтепродукта, накладываются друг на друга. Так как толщина плёнки неоднородна, в разных её точках происходит усиление волн разной длины (разного цвета), что и создаёт видимую радужную картину.