Номер 3, страница 132 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 28. Свойства механических волн. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 132.

Условие.

3. Что называют дифракцией? При каких условиях наблюдается дифракция волн?

4. Что называется дифракцией? Как получить на опыте интер

Решение.

Что называют дифракцией?

Решение
Дифракция волн — это совокупность явлений, наблюдаемых при распространении волн в среде с резкими неоднородностями (например, вблизи границ непрозрачных тел) и связанных с отклонением от законов геометрической оптики. В более узком и распространённом смысле под дифракцией понимают явление огибания волнами препятствий. Это явление присуще любому волновому процессу, будь то световые, звуковые, рентгеновские или любые другие волны.

Суть явления заключается в том, что волна способна проникать в область геометрической тени. Например, когда свет проходит через небольшое отверстие, он не просто создает на экране светлое пятно, соответствующее форме отверстия, а формирует более сложную картину — дифракционную картину, состоящую из чередующихся светлых и темных полос (или колец). Это происходит из-за того, что, согласно принципу Гюйгенса–Френеля, каждая точка волнового фронта, достигшего препятствия, становится источником вторичных когерентных волн, которые интерферируют между собой, создавая новую волновую картину за препятствием.

Ответ: Дифракцией называют явление огибания волнами препятствий, то есть отклонение от прямолинейного распространения волн при прохождении вблизи препятствий.

При каких условиях наблюдается дифракция волн?

Решение
Дифракция наблюдается всегда, когда волны распространяются в неоднородной среде, однако её проявление становится заметным при выполнении определённых условий, связанных с соотношением между длиной волны и размерами препятствия.

Основное условие для отчётливого наблюдения дифракции состоит в том, что размеры препятствия (или отверстия) $\text{d}$ должны быть соизмеримы с длиной волны $\lambda$ или меньше её. Математически это условие можно записать так:
$d \le \lambda$

Рассмотрим различные случаи:
- Если размеры препятствия значительно больше длины волны ($d \gg \lambda$), то волны распространяются практически прямолинейно, и явление дифракции выражено очень слабо. В этом случае применимы законы геометрической оптики.
- Если размеры препятствия сопоставимы с длиной волны ($d \approx \lambda$), дифракционные эффекты проявляются наиболее ярко. Волны заметно огибают препятствие и проникают в область геометрической тени.
- Если размеры препятствия намного меньше длины волны ($d \ll \lambda$), то препятствие становится как бы точечным источником вторичных волн, которые распространяются во все стороны.

Например, звуковые волны имеют большую длину (от сантиметров до десятков метров), поэтому мы легко слышим звук из-за угла, так как размеры зданий и других препятствий соизмеримы с длиной звуковой волны. Световые волны, напротив, имеют очень малую длину (400–700 нм), поэтому для наблюдения дифракции света нужны очень малые препятствия, такие как узкие щели или дифракционная решетка.

Ответ: Дифракция волн наблюдается наиболее отчётливо, когда размеры препятствий или отверстий, на которых происходит дифракция, соизмеримы с длиной волны или меньше неё ($d \le \lambda$).