Номер 6, 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 6, страница 210.

Условие.

6. Каковы условия наблюдения дифракции света?

Решение.

Каковы условия наблюдения интерференции света?

Интерференция света — это перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Для наблюдения устойчивой интерференционной картины необходимо выполнение следующих условий:
1. Когерентность волн. Это основное условие. Источники света должны быть когерентными, то есть разность фаз колебаний, создаваемых ими в любой точке пространства, должна оставаться постоянной во времени. Два независимых источника света (например, две лампочки) не когерентны. Когерентные волны обычно получают путем разделения света от одного источника на два или более пучков.
2. Монохроматичность света. Волны должны иметь одинаковую частоту (и, следовательно, длину волны). Использование монохроматического света (света одного цвета) позволяет получить четкую интерференционную картину из чередующихся светлых и темных полос. При использовании белого света интерференционные картины для разных длин волн накладываются друг на друга, что приводит к размытию и окрашиванию полос.
3. Одинаковая поляризация. Колебания векторов напряженности электрического поля световых волн должны происходить в одной плоскости (или в близких плоскостях). Волны с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации не интерферируют.
4. Сравнимые амплитуды. Для получения максимального контраста (когда темные полосы действительно темные) амплитуды интерферирующих волн должны быть равны или близки по значению.

Математически условия максимумов (усиления света) и минимумов (ослабления света) интенсивности определяются оптической разностью хода $ \Delta d $ между лучами:
Условие максимума (конструктивная интерференция): $ \Delta d = k \lambda $, где $ k = 0, \pm1, \pm2, ... $
Условие минимума (деструктивная интерференция): $ \Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2} $, где $ k = 0, \pm1, \pm2, ... $
Здесь $ \lambda $ — длина волны света.

Ответ: Основными условиями для наблюдения интерференции света являются когерентность интерферирующих волн, их одинаковая частота (монохроматичность), одинаковая поляризация и близкие по значению амплитуды.

6. Каковы условия наблюдения дифракции света?

Дифракция света — это явление огибания световыми волнами препятствий и проникновения света в область геометрической тени. Это явление является проявлением волновой природы света. Для отчетливого наблюдения дифракции необходимо выполнение следующих условий:
1. Соизмеримость размеров препятствия и длины волны. Это ключевое условие. Дифракция проявляется наиболее заметно, когда размеры препятствий (например, ширина щели, диаметр отверстия или нити) сопоставимы с длиной волны света. Если размеры препятствия $ d $ намного больше длины волны $ \lambda $ ($ d \gg \lambda $), то свет распространяется практически прямолинейно, и явление дифракции незаметно. Именно поэтому мы не наблюдаем дифракцию от крупных предметов в повседневной жизни.
2. Когерентность источника света. Для получения четкой дифракционной картины источник света должен быть точечным или линейным (обладать пространственной когерентностью). Это означает, что волны, приходящие на препятствие от источника, должны быть когерентны. Использование лазера, который является источником когерентного света, позволяет легко наблюдать дифракционные картины. При использовании протяженного некогерентного источника (например, матовой лампы) дифракционные картины от разных его точек накладываются друг на друга и смазывают общую картину.

Например, для дифракции на одиночной щели шириной $ a $ условие минимумов интенсивности (темных полос) в картине дифракции Фраунгофера имеет вид:
$ a \sin\varphi = k \lambda $, где $ k = \pm1, \pm2, ... $, а $ \varphi $ — угол, под которым наблюдается минимум.

Ответ: Основным условием наблюдения дифракции света является соизмеримость размеров препятствия или отверстия с длиной световой волны. Также для получения четкой картины необходим когерентный источник света.