Номер 4, 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 4, страница 132.

Условие.

4. Что называют интерференцией? Как получить на опыте интерференционную картину?

Решение.

Что называют интерференцией?
Интерференцией волн (от лат. inter — взаимно, между собой и ferens — несущий, переносящий) называют явление сложения в пространстве двух или нескольких когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуды результирующих колебаний. В результате интерференции происходит перераспределение энергии волн в пространстве, образуя устойчивую картину чередующихся максимумов (усиление) и минимумов (ослабление) интенсивности.
Ключевым условием для наблюдения устойчивой интерференционной картины является когерентность волн. Когерентными называют волны, имеющие одинаковую частоту (длину волны) и постоянную во времени разность фаз.
Результат интерференции в любой точке пространства зависит от разности хода $ \Delta d $ волн от источников до этой точки.
Условие максимума (конструктивная интерференция, волны усиливают друг друга): разность хода равна целому числу длин волн.
$ \Delta d = k \lambda $, где $ k = 0, \pm 1, \pm 2, ... $
Условие минимума (деструктивная интерференция, волны гасят друг друга): разность хода равна нечетному числу полуволн.
$ \Delta d = (k + \frac{1}{2}) \lambda $, где $ k = 0, \pm 1, \pm 2, ... $
Здесь $ \lambda $ — длина волны.
Ответ: Интерференция — это явление сложения двух или более когерентных волн, приводящее к образованию устойчивой картины пространственного перераспределения энергии, с чередующимися областями максимумов и минимумов интенсивности.

Как получить на опыте интерференционную картину?
Для получения устойчивой интерференционной картины на опыте необходимо создать два или несколько когерентных источников волн. Поскольку независимые источники света (например, две разные лампочки) излучают некогерентно, для получения когерентных световых пучков используют методы, основанные на разделении волны от одного источника.
Классическим опытом, демонстрирующим интерференцию света, является опыт Томаса Юнга.
1. Используют монохроматический свет, то есть свет одной определенной длины волны. Его можно получить, например, с помощью лазера или пропустив белый свет через светофильтр.
2. Этот свет направляют на непрозрачный экран с двумя очень узкими и близко расположенными параллельными щелями ($S_1$ и $S_2$).
3. Согласно принципу Гюйгенса, каждая щель становится источником вторичных волн. Так как эти волны порождены одним и тем же исходным волновым фронтом, они являются когерентными.
4. За экраном со щелями на некотором расстоянии устанавливают второй, наблюдательный экран.
5. Наблюдаемый на втором экране результат представляет собой чередование светлых и темных полос, параллельных щелям. Эта картина и называется интерференционной.
Светлые полосы (максимумы) возникают в тех точках экрана, куда волны от двух щелей приходят в одной фазе, усиливая друг друга. Это происходит, когда разность хода лучей от щелей равна целому числу длин волн ($ \Delta d = k \lambda $).
Темные полосы (минимумы) соответствуют точкам, куда волны приходят в противофазе и гасят друг друга. Это условие выполняется, когда разность хода равна нечетному числу полуволн ($ \Delta d = (k + \frac{1}{2}) \lambda $).
Другими способами получения когерентных источников являются, например, зеркала Френеля, бипризма Френеля или зеркало Ллойда, которые также используют принцип разделения исходной волны.
Ответ: Чтобы получить на опыте интерференционную картину, необходимо разделить волну от одного монохроматического источника на две или более когерентные волны (например, с помощью двух щелей в опыте Юнга) и затем наблюдать результат их сложения на экране в виде чередующихся светлых и темных полос.