Номер 324, страница 99 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

324. *Зимой на стеклах общественного транспорта образуются тонкие пленки наледи, окрашивающие все видимое сквозь них в цветные полосы. Объясните происхождение этих полос.

325. *П

Решение

Появление цветных полос на тонких пленках наледи объясняется физическим явлением – интерференцией света. Белый свет (например, дневной или от уличных фонарей) состоит из волн разной длины, которые соответствуют разным цветам спектра.

Когда свет падает на покрытое льдом стекло, он частично отражается от внешней поверхности ледяной пленки (граница воздух-лед) и частично проходит внутрь. Прошедший свет, в свою очередь, отражается от внутренней поверхности пленки (граница лед-стекло). В результате образуются два отраженных световых луча, которые прошли разные пути.

При наложении этих двух лучей происходит их интерференция. Результат интерференции (усиление или ослабление) зависит от разности хода лучей и длины волны света. Разность хода в основном определяется толщиной ледяной пленки $d$.

Условие, при котором свет с определенной длиной волны $\lambda$ будет максимально усилен, называется условием конструктивной интерференции. Для света, падающего перпендикулярно поверхности, оно выглядит так: $2dn \approx m\lambda$, где $n$ – показатель преломления льда, а $m$ – целое число ($1, 2, 3, \ldots$).

Пленка наледи на стекле обычно имеет неравномерную толщину. Из-за этого в разных местах стекла условие усиления выполняется для разных длин волн (цветов). Там, где толщина пленки такова, что усиливается, например, красный цвет, мы видим красную полосу. В соседнем месте, где толщина немного иная, может усиливаться зеленый или синий цвет.

Таким образом, наблюдаемые цветные полосы представляют собой области с одинаковой толщиной пленки льда. Чередование этих полос и создает радужную картину, аналогичную той, что можно видеть на мыльных пузырях или масляных пятнах на воде.

Ответ: Цветные полосы на пленке наледи являются результатом интерференции света. Свет отражается от двух поверхностей тонкой ледяной пленки. Эти отраженные лучи интерферируют, усиливая или ослабляя друг друга в зависимости от длины волны и толщины пленки. Поскольку толщина пленки наледи на стекле неравномерна, в разных ее частях усиливаются разные цвета видимого спектра, что и создает видимый узор из цветных полос.