Номер 5, страница 210 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 49. Электромагнитная природа света. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 210.

Условие.

5. Каковы условия наблюдения интерференции света?

Решение.

Интерференция света — это явление перераспределения интенсивности света в пространстве в результате наложения (суперпозиции) двух или нескольких световых волн. Для наблюдения устойчивой интерференционной картины (чередования светлых и темных полос — максимумов и минимумов интенсивности) необходимо выполнение следующих условий:

1. Когерентность. Это главное условие. Интерферирующие волны должны быть когерентными. Это означает, что:

а) волны должны иметь одинаковую частоту $ν$ (и, следовательно, одинаковую длину волны $λ$ в вакууме). Такие волны называют монохроматическими.

б) разность фаз колебаний $\Delta\varphi$ в этих волнах для любой точки пространства должна оставаться постоянной во времени.

Независимые источники света (например, две разные лампы) не когерентны, так как они излучают свет порциями (квантами) в случайные моменты времени со случайной начальной фазой. Поэтому для получения когерентных волн свет от одного источника разделяют на несколько пучков (например, с помощью щелей, зеркал или тонких пленок), которые затем проходят разные пути и сводятся в одной области пространства.

2. Близкие по значению амплитуды. Для получения четкой интерференционной картины с хорошим контрастом амплитуды (а значит, и интенсивности) интерферирующих волн должны быть примерно одинаковыми. Если амплитуда одной волны намного больше другой, то минимумы интенсивности не будут близки к нулю, и картина будет малоконтрастной.

3. Одинаковое направление поляризации. Интерферировать могут только компоненты векторов напряженности электрического поля, колеблющиеся в одной плоскости. Если две световые волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, они не создают интерференционной картины.

4. Малая оптическая разность хода. Оптическая разность хода $\Delta d$ между интерферирующими волнами не должна превышать длину когерентности источника света. Длина когерентности тем больше, чем более монохроматичным является свет. Для нелазерных источников она очень мала (доли миллиметра), для лазеров может достигать десятков и сотен метров.

При выполнении этих условий в точках, где оптическая разность хода $\Delta d$ равна целому числу длин волн, наблюдается усиление света (интерференционный максимум):

$\Delta d = k \lambda$, где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$

В точках, где разность хода равна нечетному числу полуволн, наблюдается ослабление света (интерференционный минимум):

$\Delta d = (2k+1) \frac{\lambda}{2}$, где $k = 0, \pm1, \pm2, ...$

Ответ: Основными условиями наблюдения интерференции света являются: когерентность интерферирующих волн (одинаковая частота и постоянная разность фаз), близкие значения их амплитуд, одинаковое направление поляризации и малая оптическая разность хода между ними.