Номер 7, страница 59, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 51. Границы применимости законов геометрической оптики. Интерференция. Дифракция - номер 7, страница 59.

Условие.

7. Объясните причину формирования пятна Пуассона.

Решение.

Пятно Пуассона (также известное как пятно Араго) — это яркое световое пятно, которое наблюдается в центре тени от круглого непрозрачного препятствия, освещённого когерентным светом (например, от точечного источника или лазера).

Причиной его формирования является волновая природа света, а именно совокупность двух явлений: дифракции и интерференции.

1. Дифракция. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждая точка волнового фронта, дошедшего до препятствия, сама становится источником вторичных сферических волн. Когда свет встречает непрозрачный диск, световые волны огибают его края. Это явление огибания волнами препятствий и называется дифракцией. В результате дифракции свет проникает в область геометрической тени за диском.
2. Интерференция. Вторичные волны, испущенные с разных точек края диска, являются когерентными (у них постоянная разность фаз) и, распространяясь в пространстве за диском, накладываются друг на друга — интерферируют.

Рассмотрим точку, находящуюся точно в центре тени на экране. Все точки на круглой границе препятствия находятся на одинаковом расстоянии от этой центральной точки. Следовательно, все вторичные волны, дифрагировавшие на краю и пришедшие в центр тени, проходят одинаковый оптический путь. Из-за этого они приходят в эту точку в одинаковой фазе.

Когда волны складываются в одной фазе, они усиливают друг друга. Такое сложение называется конструктивной интерференцией. В результате в самом центре тени, где, согласно представлениям геометрической оптики, должна быть максимальная темнота, наблюдается яркое световое пятно. Интенсивность этого пятна может быть сравнима с интенсивностью света, падающего на экран без препятствия.

Таким образом, существование пятна Пуассона является одним из самых убедительных экспериментальных подтверждений волновой теории света.

Ответ: Причиной формирования пятна Пуассона является конструктивная интерференция когерентных световых волн, дифрагировавших на круглом краю непрозрачного препятствия. Поскольку все точки на краю препятствия равноудалены от центра тени, дифрагировавшие волны приходят в эту точку в одной фазе, усиливая друг друга и создавая яркое пятно.