ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 5.4: Колебания и волны

План решения:

Явление дифракции — это огибание волнами препятствий и проникновение в область геометрической тени. Чтобы понять, когда оно проявляется наиболее отчётливо, нужно сравнить длину волны λ с характерным размером препятствия или щели d. Если размер препятствия много больше длины волны, тень будет резкой (геометрическая оптика). Если размеры сопоставимы или меньше, волна сильно огибает препятствие.

Вычисление и обоснование:

Основное условие чёткого проявления дифракции формулируется через соотношение параметров: λ≥d где λ — длина волны, а d — размер препятствия или ширина щели.

• Если d≫λ, то угол дифракции мал, и мы наблюдаем почти прямое распространение света (или звука) с резкими границами тени.
• Если d≈λ или d<λ, то волна значительно искривляется за краями препятствия, заполняя область тени. Именно в этом случае дифракционная картина (чередование максимумов и минимумов интенсивности) становится наиболее заметной и контрастной.

Проверка:

Рассмотрим примеры из жизни. Звук имеет большую длину волны (от сантиметров до метров), поэтому он легко огибает углы домов и деревья (d<λ для высоких частот или сопоставимо для низких), и мы слышим говорящего человека, даже если не видим его. Свет имеет очень малую длину волны (сотни нанометров), поэтому для наблюдения чёткой дифракции света нам нужны искусственно созданные микроскопические щели (d∼λ). Это подтверждает правильность вывода: чем ближе размер препятствия к длине волны, тем сильнее эффект.