Номер 3, страница 228 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 6. Электромагнитная природа света. Параграф 55. Дифракция волн. Дифракция света. Вопросы - номер 3, страница 228.

Условие.

3. Почему дифракцию света наблюдать труднее, чем дифракцию механических волн?

Решение.

Дифракцию света наблюдать труднее, чем дифракцию механических волн (например, звуковых или волн на воде), из-за огромной разницы в длинах этих волн.

Дифракция — это явление огибания волнами препятствий. Для того чтобы дифракция была хорошо заметна, необходимо, чтобы размеры препятствия $\text{d}$ были сравнимы с длиной волны $\lambda$ или меньше её. Математически это условие можно записать как $d \le \lambda$.

Сравнение длин волн:

1. Световые волны
Длина волны видимого света очень мала. Она находится в диапазоне от $400$ нанометров (фиолетовый свет) до $700$ нанометров (красный свет).
$\lambda_{свет} \approx (4 \div 7) \cdot 10^{-7}$ м.
Это означает, что для наблюдения заметной дифракции света необходимы препятствия или отверстия микроскопических размеров (тысячные доли миллиметра). В повседневной жизни такие малые препятствия встречаются редко, поэтому мы обычно наблюдаем прямолинейное распространение света. Чтобы увидеть дифракцию света, нужно использовать специальные приборы, такие как дифракционная решетка, или создавать особые условия, например, смотреть на источник света через очень узкую щель.

2. Механические волны
Длины механических волн, с которыми мы сталкиваемся в быту, значительно больше.
Например, звуковые волны в воздухе. Скорость звука в воздухе примерно $v \approx 340$ м/с. Диапазон частот, воспринимаемых человеческим ухом, составляет от $f_{min} = 20$ Гц до $f_{max} = 20000$ Гц. Длина волны вычисляется по формуле $\lambda = v/f$. Таким образом, длины звуковых волн лежат в диапазоне:
от $\lambda_{max} = 340 \text{ м/с} / 20 \text{ Гц} = 17$ м
до $\lambda_{min} = 340 \text{ м/с} / 20000 \text{ Гц} = 0.017$ м $= 1.7$ см.
Эти размеры сравнимы с размерами обычных предметов вокруг нас: дверей, углов зданий, деревьев, мебели. Поэтому звуковые волны легко огибают эти препятствия, и мы можем, например, слышать разговор людей, находящихся за углом дома.

Таким образом, сложность наблюдения дифракции света объясняется его очень короткой длиной волны по сравнению с размерами большинства объектов в нашем окружении.

Ответ: Дифракцию света наблюдать труднее, потому что длина световой волны чрезвычайно мала (порядка сотен нанометров). Ярко выраженная дифракция происходит, когда размеры препятствия сопоставимы с длиной волны. В повседневной жизни мы имеем дело с объектами, размеры которых значительно больше длины световой волны, но сопоставимы с длинами механических волн (например, звуковых). Поэтому дифракция звука наблюдается повсеместно, а для наблюдения дифракции света требуются специальные условия.