Номер 5, страница 206 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 48. Свойства электромагнитных волн - номер 5, страница 206.

Условие.

5. Почему ширина щели или металлической пластины в опыте по наблюдению дифракции электромагнитных волн равна 3 см?

Решение.

Явление дифракции, то есть огибание волнами препятствий, наблюдается наиболее отчетливо, когда размеры препятствия или щели соизмеримы с длиной волны. Это фундаментальное условие для заметного проявления волновых свойств. Математически это условие можно выразить как $d \approx \lambda$, где $\text{d}$ — характерный размер препятствия (в данном случае, ширина щели или пластины), а $\lambda$ — длина волны.

В условии вопроса указано, что в опыте используется щель или пластина шириной $d = 3$ см. Чтобы эффект дифракции был хорошо виден, необходимо, чтобы длина используемых электромагнитных волн была близка к этому значению. Следовательно, в данном эксперименте используется источник электромагнитного излучения с длиной волны $\lambda \approx 3$ см.

Электромагнитные волны с такой длиной волны относятся к сантиметровому диапазону радиоволн (микроволны, СВЧ). Учебные лабораторные установки для демонстрации волновых явлений (интерференции, дифракции, поляризации) часто работают именно в этом диапазоне, поскольку размеры необходимого оборудования, включая сами препятствия (щели, решетки), получаются удобными для демонстрации — порядка нескольких сантиметров. Это гораздо практичнее, чем работать со световыми волнами, где для наблюдения дифракции нужны препятствия размером в микрометры, или с длинными радиоволнами, для которых потребовались бы препятствия размером в десятки и сотни метров.

Таким образом, ширина щели в 3 см является не случайной величиной, а специально подобранной под длину волны генератора электромагнитных волн, используемого в данной экспериментальной установке, для наилучшей демонстрации явления дифракции.

Ответ: Ширина щели или металлической пластины равна 3 см, поскольку явление дифракции проявляется наиболее отчетливо, когда размер препятствия сопоставим с длиной волны ($d \approx \lambda$). В данном опыте используются электромагнитные волны сантиметрового диапазона с длиной волны, близкой к 3 см, поэтому для наглядного наблюдения их дифракции было выбрано препятствие соответствующего размера.