Номер 9, страница 156 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные колебания и волны. Проверим свои знания по теме главы IV - номер 9, страница 156.

Условие.

9. Радужная окраска мыльных плёнок объясняется явлением

1) интерференции света

2) дифракции света

3) дисперсии света

4) отражения света

Решение.

Решение
Радужная окраска, наблюдаемая на поверхности мыльных плёнок или масляных пятен на воде, является следствием волновой природы света, а именно явления интерференции.

Процесс можно описать следующим образом:
1. Пучок белого света, который представляет собой совокупность электромагнитных волн разной длины (разных цветов), падает на тонкую мыльную плёнку.
2. Часть света отражается от передней (внешней) поверхности плёнки.
3. Другая часть света преломляется, проходит сквозь плёнку, отражается от её задней (внутренней) поверхности и, снова преломившись, выходит наружу в том же направлении, что и первая отражённая волна.

В результате образуются два когерентных световых луча (поскольку они произошли от одного исходного луча), которые прошли разные пути. Разность их оптического хода зависит от толщины плёнки, показателя преломления мыльного раствора и угла падения света. Кроме того, при отражении света от оптически более плотной среды (от внешней поверхности плёнки воздух-вода) фаза волны изменяется на $\pi$.

Эти два луча накладываются друг на друга (интерферируют). В зависимости от соотношения между разностью хода и длиной волны света, волны могут либо усиливать друг друга (конструктивная интерференция), либо ослаблять (деструктивная интерференция).
Условие конструктивной интерференции (максимума яркости) для отражённого света выглядит так:
$2d \cdot n \cdot \cos{\beta} = (k + \frac{1}{2})\lambda$
где $\text{d}$ – толщина плёнки, $\text{n}$ – показатель преломления вещества плёнки, $\beta$ – угол преломления, $\lambda$ – длина волны, $\text{k}$ – целое число (0, 1, 2, ...).

Поскольку толщина мыльной плёнки редко бывает одинаковой по всей поверхности, в разных её точках это условие выполняется для разных длин волн (цветов). Поэтому глаз наблюдателя видит разноцветные полосы, образующие радужный узор.

Рассмотрим другие варианты:
• Дифракция света – это огибание светом препятствий. Она объясняет, например, радужную окраску компакт-дисков, но не мыльных плёнок.
• Дисперсия света – это зависимость показателя преломления среды от длины волны. Это явление объясняет разложение белого света в спектр при прохождении через призму. В тонких плёнках её эффект пренебрежимо мал по сравнению с интерференцией.
• Отражение света само по себе не объясняет возникновение цветов. Оно является лишь необходимой частью процесса, который приводит к интерференции.

Таким образом, правильным объяснением радужной окраски мыльных плёнок является интерференция света.

Ответ: 1) интерференции света