Номер 3, страница 233 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 48. Интерференция и дифракция света. Ответь на вопросы - номер 3, страница 233.

Условие.

3. При каких условиях можно наблюдать интерференционную картину?

Решение.

Решение 2.

Для наблюдения устойчивой интерференционной картины, то есть картины пространственного перераспределения энергии, которая не меняется со временем, необходимо выполнение ряда условий:

• Когерентность волн. Интерферирующие волны должны быть когерентными. Это означает, что они должны иметь одинаковую частоту (быть монохроматическими) и постоянную во времени разность фаз в любой точке пространства. На практике это достигается путем разделения волны от одного источника на две или более.
• Близость амплитуд. Для получения четкой картины с высоким контрастом (где светлые полосы действительно светлые, а темные — темные) амплитуды интерферирующих волн должны быть равны или близки по значению. При сильном различии амплитуд минимумы не будут полностью темными, и картина станет менее выразительной.
• Одинаковая поляризация. Световые волны являются поперечными, и для интерференции необходимо, чтобы колебания векторов напряженности электрического поля E в интерферирующих волнах происходили в одной плоскости (или, в общем случае, чтобы волны имели одинаковое состояние поляризации).

Результат интерференции в конкретной точке зависит от оптической разности хода $\Delta d$ лучей, приходящих в эту точку.

Условие интерференционного максимума (усиления света): оптическая разность хода должна быть равна целому числу длин волн.

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

Условие интерференционного минимума (ослабления света): оптическая разность хода должна быть равна полуцелому числу длин волн.

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

Ответ:Для наблюдения интерференционной картины необходимо, чтобы накладывающиеся волны были когерентными (имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз), обладали близкими по значению амплитудами и одинаковой поляризацией.

4.Суть опыта Томаса Юнга (1801 г.) заключалась в экспериментальном доказательстве волновой природы света через демонстрацию явления интерференции.

В своей установке Юнг направил пучок солнечного света на непрозрачный экран с маленьким отверстием (щелью $S_0$). Прошедший через него свет, согласно принципу Гюйгенса, становился источником расходящейся волны. Эта волна, в свою очередь, падала на второй экран с двумя очень близко расположенными параллельными щелями ($S_1$ и $S_2$). Эти две щели становились вторичными источниками световых волн. Поскольку эти волны были порождены одной и той же исходной волной, они были когерентны.

За вторым экраном располагался третий, наблюдательный экран. На нем Юнг увидел не просто две светлые полосы напротив щелей, а устойчивую картину из чередующихся светлых и темных полос, перпендикулярных щелям. Появление этой картины — интерференционных полос — объяснялось сложением (суперпозицией) волн от щелей $S_1$ и $S_2$. Светлые полосы (максимумы) возникали в тех местах, куда волны приходили в одинаковой фазе и усиливали друг друга. Темные полосы (минимумы) соответствовали точкам, куда волны приходили в противофазе и гасили друг друга.

Этот опыт стал решающим доказательством в пользу волновой теории света, поскольку корпускулярная теория (представление света как потока частиц) не могла объяснить наблюдаемое перераспределение световой энергии и появление темных полос. Опыт Юнга наглядно продемонстрировал, что свет обладает волновыми свойствами.

Ответ:Суть опыта Юнга состояла в создании двух когерентных источников света путем пропускания света через две близкие щели и наблюдении их интерференции на экране. Этот опыт доказывал волновую природу света, так как полученная картина из чередующихся светлых и темных полос является характерным свойством именно волновых процессов.