Номер 3, страница 146, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 10. Электромагнитная природа света. Параграф 96. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 146.

Условие.

• Световая волна.

Решение.

Определение световой волны

Световая волна — это электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве, которая воспринимается человеческим глазом. Свет является одной из форм энергии и может распространяться как в среде, так и в вакууме. В более широком смысле, световая волна — это электромагнитное излучение, включающее не только видимый свет, но и примыкающие к нему диапазоны: инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Ответ: Световая волна представляет собой поперечные электромагнитные колебания, способные распространяться в вакууме и воспринимаемые (в определенном диапазоне частот) человеческим глазом.

Основные характеристики световой волны

Как и любая волна, свет характеризуется рядом параметров:

• Скорость распространения ($\text{v}$): В вакууме скорость света является фундаментальной физической константой и обозначается буквой $\text{c}$ ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с). В любой другой среде скорость света $\text{v}$ меньше и зависит от показателя преломления среды $\text{n}$: $v = c/n$.

• Длина волны ($\lambda$): Это расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одинаковой фазе. Для видимого света длина волны лежит в диапазоне приблизительно от 380 нм (фиолетовый) до 760 нм (красный).

• Частота ($\nu$): Это число колебаний в секунду. Частота связана с длиной волны и скоростью распространения соотношением: $\nu = v/\lambda$. Частота света является его инвариантной характеристикой и не меняется при переходе из одной среды в другую.

• Период ($\text{T}$): Это время одного полного колебания. Период обратно пропорционален частоте: $T = 1/\nu$.

• Амплитуда ($\text{A}$): Максимальное значение напряженности электрического или магнитного поля в световой волне. Интенсивность (яркость) света пропорциональна квадрату амплитуды ($I \propto A^2$).

• Поляризация: Свойство, описывающее ориентацию вектора напряженности электрического поля в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Свет от большинства источников (например, Солнца) является неполяризованным, то есть вектор напряженности хаотично меняет свое направление.

Ответ: Основными характеристиками световой волны являются скорость распространения, длина волны, частота, период, амплитуда и поляризация, которые взаимосвязаны и определяют свойства света, такие как цвет и яркость.

Электромагнитная природа света

Согласно теории Джеймса Клерка Максвелла, свет представляет собой поперечную электромагнитную волну. Это означает, что в световой волне происходят синхронные колебания векторов напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и индукции магнитного поля ($\vec{B}$). Эти векторы взаимно перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.

Ответ: Свет является электромагнитной волной, состоящей из взаимно перпендикулярных и синфазных колебаний электрического и магнитного полей, распространяющихся в пространстве.

Корпускулярно-волновой дуализм

Современная физика описывает свет с помощью концепции корпускулярно-волнового дуализма. Это означает, что свет проявляет свойства как волны, так и потока частиц (квантов), называемых фотонами.

• Волновые свойства света проявляются в таких явлениях, как интерференция (сложение волн), дифракция (огибание волнами препятствий) и поляризация.

• Корпускулярные (квантовые) свойства света проявляются при его взаимодействии с веществом, например, в фотоэффекте (выбивание электронов из вещества под действием света) и эффекте Комптона (рассеяние света на свободных электронах). Энергия фотона $\text{E}$ прямо пропорциональна частоте волны $\nu$: $E = h\nu$, где $\text{h}$ — постоянная Планка ($h \approx 6.626 \cdot 10^{-34}$ Дж·с).

Ответ: Свет обладает двойственной природой (корпускулярно-волновым дуализмом), проявляя себя как электромагнитная волна в одних явлениях (интерференция, дифракция) и как поток частиц-фотонов в других (фотоэффект).