Номер 7, 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 7, страница 136.

Условие.

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

Решение.

Появление радужной окраски на поверхности пуговицы после нанесения на неё мельчайшей штриховки объясняется физическими явлениями дифракции и интерференции света. Нанесенная штриховка представляет собой систему близко расположенных параллельных бороздок и выступов, которая действует как отражательная дифракционная решетка.

Белый свет, падающий на пуговицу, на самом деле является совокупностью электромагнитных волн разной длины, которые человеческий глаз воспринимает как разные цвета (от фиолетового с самой короткой длиной волны до красного с самой длинной).

Когда световые волны отражаются от поверхности со штриховкой, происходит их дифракция – огибание волнами препятствий (штрихов). Отраженные от разных штрихов волны накладываются друг на друга и интерферируют.

Условие, при котором отраженные волны усиливают друг друга (условие максимума), зависит от длины волны света $ \lambda $ и угла наблюдения $ \varphi $. Для дифракционной решетки это условие описывается формулой $ d \sin\varphi = k\lambda $, где $ d $ – расстояние между штрихами (период решетки), а $ k $ – целое число (порядок максимума).

Из этой формулы видно, что для разных длин волн (разных цветов) максимумы будут наблюдаться под разными углами. Таким образом, дифракционная решетка разлагает белый свет в спектр. Это явление называется дисперсией света.

В результате, при изменении угла, под которым мы смотрим на пуговицу, или угла падения света, в наш глаз попадают лучи разных цветов, что и создает эффект радужной, переливающейся окраски. Именно этот эффект и имитирует вид натурального перламутра.

Ответ: Мельчайшая штриховка на поверхности пуговицы действует как дифракционная решетка. Падающий на нее белый свет в результате дифракции и интерференции разлагается в спектр. Так как для разных цветов радуги (то есть для разных длин волн) максимумы отражения наблюдаются под разными углами, при изменении угла зрения мы видим разные цвета, что и создает эффект радужной окраски.