Номер 1, страница 140, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 10. Электромагнитная природа света. Параграф 94. Поперечность световых волн. Электромагнитная природа света. Вопросы и задания - номер 1, страница 140.

Условие.

1. Какие опыты позволяют утверждать, что световые волны являются поперечными?

Решение.

Утверждать, что световые волны являются поперечными, позволяют опыты, демонстрирующие явление поляризации света. Поперечными называются волны, в которых колебания происходят в плоскости, перпендикулярной направлению их распространения. Продольные волны (например, звуковые) не могут быть поляризованы, так как в них колебания происходят вдоль направления распространения.

Ключевым экспериментом, доказывающим поперечность световых волн, является опыт с двумя поляризаторами (например, поляроидными пленками).

1. На пути пучка естественного света (в котором колебания вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ происходят хаотично во всех направлениях, перпендикулярных лучу) устанавливают первый поляризатор. Свет, прошедший через него, становится плоскополяризованным, то есть теперь колебания вектора $\vec{E}$ происходят только в одной определенной плоскости.

2. За первым поляризатором ставят второй, который называют анализатором. Если оптические оси поляризатора и анализатора параллельны, то свет проходит через анализатор с максимальной интенсивностью.

3. Если начать вращать анализатор вокруг оси, совпадающей с направлением луча, интенсивность прошедшего света будет уменьшаться. Когда оптическая ось анализатора окажется перпендикулярна оси поляризатора, свет перестанет проходить через анализатор. Интенсивность света будет полностью погашена.

Это явление количественно описывается законом Малюса:

$I = I_0 \cos^2\alpha$

где $\text{I}$ — интенсивность света, прошедшего через анализатор, $I_0$ — интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор, а $\alpha$ — угол между осями поляризатора и анализатора.

Такая зависимость интенсивности от взаимной ориентации поляризаторов была бы невозможна, если бы световые волны были продольными. Вращение анализатора в плоскости, перпендикулярной лучу, никак не влияло бы на прохождение продольной волны.

Другими явлениями, подтверждающими поперечность световых волн, являются поляризация света при отражении от диэлектриков (закон Брюстера) и при рассеянии света в среде.

Ответ: Утверждать, что световые волны являются поперечными, позволяют опыты, демонстрирующие явление поляризации света. Основным является опыт с двумя поляризаторами, в котором интенсивность света, прошедшего через систему, зависит от взаимной ориентации их осей. Это возможно только в том случае, если колебания в световой волне происходят перпендикулярно направлению ее распространения.