Номер 1, страница 233 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 48. Интерференция и дифракция света. Задание 20 - номер 1, страница 233.

Условие.

1. На полоске чёрного картона с помощью швейной иглы диаметром 0,6—0,8 мм сделайте отверстия всё уменьшающихся диаметров, начиная с диаметра иглы. Чтобы отверстия получились круглыми, полоску картона при прокалывании поворачивайте вокруг иглы. Посмотрите на точечный источник света (можно использовать фонарик мобильного телефона, проводя наблюдения на расстоянии 2—3 м от него) последовательно через каждое отверстие, помещая его перед глазом. Как изменяется наблюдаемая картина при уменьшении диаметра отверстия? С каким явлением это связано?

Решение.

Решение 2.

При наблюдении точечного источника света последовательно через отверстия все уменьшающегося диаметра наблюдаемая картина будет меняться следующим образом:

• При взгляде через относительно большое отверстие (например, начальное, диаметром с иглу) будет видно просто яркое световое пятно, практически не отличающееся от самого источника света.
• По мере уменьшения диаметра отверстия, это световое пятно начнет расплываться и увеличиваться в размере.
• При достаточно малом диаметре отверстия вокруг центрального, теперь уже большого и размытого, светлого пятна появится система чередующихся темных и светлых концентрических колец.
• Чем меньше будет становиться отверстие, тем крупнее будет вся наблюдаемая картина: и центральное пятно, и кольца вокруг него будут расширяться. При этом общая яркость картины будет падать, так как энергия света будет распределяться на все большую площадь.

Это явление связано с дифракцией света. Дифракция — это фундаментальное волновое свойство, заключающееся в способности волн, в том числе и световых, огибать препятствия. Когда размер препятствия (в данном случае, диаметр отверстия $d$) становится сопоставим с длиной волны света $\lambda$ (для видимого света это примерно $400-750$ нм), отклонение от прямолинейного распространения становится существенным. Проходя через малое отверстие, световые волны отклоняются, интерферируют друг с другом и создают за отверстием характерную картину из максимумов и минимумов освещенности — дифракционную картину. Угловой размер центрального светлого пятна (пятна Эйри) обратно пропорционален диаметру отверстия: чем меньше отверстие, тем сильнее свет "расходится" после него, и тем шире получается центральный максимум дифракционной картины.

Ответ: При уменьшении диаметра отверстия наблюдаемое светлое пятно от источника расплывается, увеличивается в размерах, и вокруг него появляются концентрические темные и светлые кольца. Чем меньше отверстие, тем больше размеры всей этой картины. Это явление связано с дифракцией света.