Номер 5, страница 224 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

5. Что можно сказать о частоте (или длине волны) световых волн разных цветов?

5. Что можно сказать о частоте (или длине волны) световых волн разных цветов?

Разные цвета, которые мы воспринимаем, представляют собой электромагнитные волны видимого спектра, имеющие различную длину волны и, соответственно, частоту. Эти две характеристики связаны между собой и скоростью света в вакууме ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с) через фундаментальное соотношение:

$c = \lambda \cdot \nu$

где $\lambda$ — это длина волны, а $\nu$ — частота. Из этой формулы следует, что длина волны и частота обратно пропорциональны: чем длиннее волна, тем ниже ее частота, и наоборот.

Видимый спектр света охватывает диапазон длин волн примерно от 380 до 750 нанометров (нм). Внутри этого спектра каждому цвету соответствует свой диапазон длин волн:

• Красный свет находится на одном краю видимого спектра. Он имеет самую большую длину волны (примерно 625–750 нм) и, следовательно, самую низкую частоту (около 400–480 ТГц).
• Фиолетовый свет находится на противоположном краю спектра. У него самая короткая длина волны (примерно 380–450 нм) и самая высокая частота (около 670–790 ТГц).
• Остальные цвета спектра (оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий) расположены между красным и фиолетовым. При движении по спектру от красного к фиолетовому длина волны монотонно уменьшается, а частота монотонно возрастает.

Таким образом, цвет света однозначно определяется его частотой или длиной волны.

Ответ: Каждому цвету видимого света соответствует определенная длина волны и частота. Красный свет имеет наибольшую длину волны и наименьшую частоту. Фиолетовый свет имеет наименьшую длину волны и наибольшую частоту. При переходе по спектру от красного к фиолетовому цвету длина волны уменьшается, а частота увеличивается.

6. Что называют дифракцией?

Дифракция — это явление, свойственное любым волновым процессам, которое заключается в огибании волнами препятствий или их проникновении в область геометрической тени. Говоря более строго, дифракция — это любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Если бы свет распространялся строго прямолинейно, то за препятствием была бы резкая тень. Однако из-за дифракции свет заходит в область тени, а на границе света и тени возникает сложная картина из чередующихся светлых и тёмных полос, называемая дифракционной картиной.

Ключевые характеристики дифракции:

• Причина явления: Дифракцию объясняет принцип Гюйгенса–Френеля. Согласно этому принципу, каждую точку волнового фронта можно рассматривать как источник вторичных сферических волн. Новая форма волнового фронта определяется огибающей этих вторичных волн. Когда волна проходит через отверстие или мимо края препятствия, вторичные волны распространяются во всех направлениях, в том числе и в область за препятствием.
• Условия наблюдения: Дифракционные эффекты становятся существенными, когда размер препятствия или отверстия ($d$) сопоставим с длиной волны ($\lambda$) или меньше её ($d \le \lambda$). Для видимого света длина волны очень мала (сотни нанометров), поэтому для наблюдения его дифракции нужны очень малые препятствия, например, узкая щель, тонкая нить или дифракционная решетка.
• Примеры в жизни:
  • Радужные переливы на поверхности CD или DVD диска: его дорожки действуют как дифракционная решётка, разлагая белый свет в спектр.
  • Нерезкие края теней: если внимательно посмотреть на тень от очень тонкого предмета (например, волоса), её края будут размытыми и могут иметь цветную окантовку.
  • Предел разрешения оптических приборов: из-за дифракции света на объективе телескоп или микроскоп не может дать идеально четкое изображение точечного источника; вместо этого получается размытое пятно (диск Эйри), что ограничивает возможность различать близко расположенные объекты.

Ответ: Дифракцией называют явление огибания волнами препятствий. Это явление приводит к отклонению от прямолинейного распространения волн и особенно заметно, когда размеры препятствий соизмеримы с длиной волны.