Номер 2, страница 141 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные колебания и волны. § 29*. Интерференция света - номер 2, страница 141.

Условие.

2. При каких условиях возникает явление интерференции света?

Решение.

Интерференция света – это явление перераспределения интенсивности света в пространстве в результате наложения (суперпозиции) двух или нескольких световых волн. Для того чтобы можно было наблюдать устойчивую интерференционную картину (то есть, стационарное во времени чередование областей максимальной и минимальной интенсивности), необходимо выполнение следующих условий:

1. Когерентность волн. Это самое главное и фундаментальное условие. Волны называются когерентными, если они имеют одинаковую частоту (и, соответственно, длину волны) и постоянную во времени разность фаз колебаний. Два независимых источника света (например, две разные лампочки) не являются когерентными, так как свет излучается в виде коротких, не связанных друг с другом цугов волн отдельными атомами. В результате разность фаз от таких источников постоянно и хаотически меняется, и устойчивая интерференционная картина не образуется. Для получения когерентных волн на практике используют различные методы разделения света от одного источника на два или более пучка, которые затем сводятся вместе в области наблюдения.

2. Одинаковая поляризация. Интерференция наблюдается только в том случае, если векторы напряженности электрического поля $ \vec{E} $ интерферирующих волн колеблются в одной или близких плоскостях. Наиболее контрастная картина получается при одинаковой линейной поляризации волн. Если же векторы $ \vec{E} $ двух волн взаимно перпендикулярны, то интерференция не возникает.

3. Близкие амплитуды. Для получения интерференционной картины с высоким контрастом (то есть, с четко различимыми светлыми и темными полосами) необходимо, чтобы амплитуды интерферирующих волн были равны или близки по величине. Если амплитуда одной волны значительно превышает амплитуду другой, то в минимумах интенсивность света не будет близка к нулю, и темные полосы будут плохо различимы.

При выполнении этих условий в точках пространства, где оптическая разность хода $ \Delta d $ между волнами равна целому числу длин волн $ \lambda $, будет наблюдаться усиление света (конструктивная интерференция, максимум):

$ \Delta d = k \lambda $, где $ k = 0, \pm1, \pm2, ... $

В точках, где разность хода равна нечетному числу полуволн, будет наблюдаться ослабление света (деструктивная интерференция, минимум):

$ \Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2} $, где $ k = 0, \pm1, \pm2, ... $

Ответ: Явление интерференции света возникает при наложении когерентных световых волн, то есть волн с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз. Для получения четкой и контрастной интерференционной картины также необходимо, чтобы волны имели близкие амплитуды и одинаковую поляризацию.