Номер 3, страница 65 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Самостоятельные работы. СР-48. Интерференция и дифракция света. Вариант 1 - номер 3, страница 65.

Условие.

3. По какой причине трудно наблюдать явление «звуковой тени»?

Решение.

Явление «звуковой тени» трудно наблюдать из-за дифракции звуковых волн. Дифракция — это способность волн огибать препятствия. Это явление проявляется особенно сильно, когда размеры препятствия ($\text{d}$) соизмеримы с длиной волны ($\lambda$) или меньше неё ($d \le \lambda$).

Длина звуковых волн, воспринимаемых человеческим ухом, находится в довольно широком диапазоне. При скорости звука в воздухе около $v \approx 343$ м/с и диапазоне слышимых частот от $f_{min} = 20$ Гц до $f_{max} = 20000$ Гц, соответствующая длина волны $\lambda$ вычисляется по формуле $\lambda = v/f$.

Таким образом, диапазон длин волн составляет:

• Для самых низких слышимых частот: $\lambda_{max} = \frac{343 \text{ м/с}}{20 \text{ Гц}} \approx 17.2$ м.
• Для самых высоких слышимых частот: $\lambda_{min} = \frac{343 \text{ м/с}}{20000 \text{ Гц}} \approx 0.017$ м, или $1.7$ см.

Размеры большинства препятствий в нашей повседневной жизни (например, деревья, углы зданий, люди, мебель) как раз находятся в этом диапазоне или меньше него. Из-за этого звуковые волны эффективно огибают эти препятствия и проникают в область за ними. В результате за препятствием не образуется чёткой области тишины, то есть «звуковой тени».

Для сравнения, длина волн видимого света очень мала (порядка 400–700 нанометров). Поэтому для света практически любые бытовые предметы являются огромными препятствиями. Свет распространяется вблизи них практически прямолинейно, создавая чёткие и легко наблюдаемые тени, так как дифракция на таких объектах выражена очень слабо.

Ответ: Явление «звуковой тени» трудно наблюдать из-за сильной дифракции звуковых волн. Длина слышимых звуковых волн (от сантиметров до десятков метров) соизмерима с размерами большинства окружающих нас предметов, что позволяет волнам эффективно огибать эти препятствия и заполнять пространство за ними, не создавая четкой области тишины.