Номер 2, страница 233 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Задание 20. § 48. Интерференция и дифракция света. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 2, страница 233.

2. На полоске чёрного картона с помощью швейной иглы сделайте двойное отверстие (два маленьких отверстия, расположенных на расстоянии долей миллиметра друг от друга). Хорошо, если диаметры отверстий получатся около 0,2—0,3 мм, а расстояние между ними — 0,4— 0,6 мм. Посмотрите через двойное отверстие на точечный источник света. Вы увидите, что центральное светлое пятно разбито тёмными полосами на ряд светлых полос. Объясните, с какими явлениями связана наблюдаемая картина.

Решение

Наблюдаемая картина, состоящая из чередующихся светлых и тёмных полос, является результатом наложения двух фундаментальных волновых явлений: дифракции и интерференции света.

Сначала происходит дифракция. Когда свет от точечного источника проходит через два очень маленьких отверстия, размеры которых сопоставимы с длиной волны видимого света, световые волны огибают края этих отверстий. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждое отверстие становится источником вторичных сферических волн.

Затем эти вторичные волны начинают взаимодействовать — происходит интерференция. Поскольку обе волны порождены одним и тем же первоначальным источником, они когерентны, то есть имеют постоянную разность фаз. При наложении (суперпозиции) этих волн в пространстве происходит перераспределение энергии.

В тех точках на экране (или на сетчатке глаза), куда волны от двух отверстий приходят в одинаковой фазе, они усиливают друг друга. Происходит конструктивная интерференция, и мы видим светлую полосу (максимум). Условие для максимумов: $d \sin\theta = k\lambda$ где $d$ — расстояние между центрами отверстий, $\theta$ — угол направления на максимум, $\lambda$ — длина волны света, а $k$ — целое число ($k = 0, \pm1, \pm2, ...$), которое называется порядком максимума.

В тех же точках, куда волны приходят в противофазе, они гасят друг друга. Это деструктивная интерференция, и в этом месте наблюдается тёмная полоса (минимум). Условие для минимумов: $d \sin\theta = (k + \frac{1}{2})\lambda$

Таким образом, наблюдаемая картина является интерференционной картиной. Центральное широкое светлое пятно, которое было бы видно от одного отверстия из-за дифракции, оказывается "разбито" на ряд более узких светлых и тёмных полос из-за интерференции света от двух отверстий. Этот опыт, известный как опыт Юнга, является одним из ключевых доказательств волновой природы света.

Ответ: Наблюдаемая картина связана с явлениями дифракции света на двух малых отверстиях и последующей интерференции когерентных световых волн, исходящих из этих отверстий, что приводит к возникновению чередующихся полос усиления (светлые) и ослабления (тёмные) света.