Номер 2, страница 99 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

2. Что называют интерференцией волн? При каких условиях происходит это явление?

Что называют интерференцией волн?

Интерференцией волн называют явление, возникающее при наложении (суперпозиции) двух или нескольких волн, в результате которого происходит устойчивое во времени пространственное перераспределение энергии. В одних точках пространства наблюдается усиление результирующей волны (конструктивная интерференция), а в других — ослабление (деструктивная интерференция).

Таким образом, интерференция — это не просто механическое сложение волн, а именно образование стационарной (неподвижной в пространстве) картины чередующихся максимумов и минимумов интенсивности. Например, при интерференции света на экране можно наблюдать чередование светлых и темных полос.

При каких условиях происходит это явление?

Для наблюдения устойчивой интерференционной картины необходимо выполнение ряда условий. Главное из них — интерферирующие волны должны быть когерентными. Когерентность волн означает, что:

1. Волны имеют одинаковую частоту (и, как следствие, длину волны в данной среде). Такие волны называют монохроматическими.
2. Разность фаз колебаний, создаваемых волнами в любой точке пространства, остается постоянной во времени.

Источники, испускающие когерентные волны, называются когерентными источниками. На практике когерентные волны обычно получают, разделяя волну от одного источника на две или более частей (например, с помощью щелей в опыте Юнга или полупрозрачных зеркал) и затем сводя их вместе.

Также для поперечных волн, таких как свет, важно, чтобы они имели одинаковую или близкую поляризацию. Волны, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях, не интерферируют.

Результат интерференции в конкретной точке пространства определяется разностью хода $ \Delta d $ — разностью расстояний, которые проходят волны от своих источников до этой точки.

Условие максимума (конструктивная интерференция), то есть усиление волн, наблюдается в точках, для которых разность хода равна целому числу длин волн:
$ \Delta d = k \cdot \lambda $, где $ \lambda $ — длина волны, а $ k = 0, 1, 2, ... $
В этих точках разность фаз волн $ \Delta \varphi $ кратна $ 2\pi $: $ \Delta \varphi = 2\pi k $.

Условие минимума (деструктивная интерференция), то есть ослабление волн, наблюдается в точках, для которых разность хода равна нечетному числу полуволн:
$ \Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2} $, где $ k = 0, 1, 2, ... $
В этих точках разность фаз волн $ \Delta \varphi $ равна нечетному числу $ \pi $: $ \Delta \varphi = (2k+1)\pi $.

Ответ: Интерференцией называют явление сложения когерентных волн, в результате которого происходит их взаимное усиление или ослабление в различных точках пространства с образованием устойчивой интерференционной картины. Это явление происходит при условии, что волны когерентны, то есть имеют одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз. Условие максимума интенсивности (усиления) — разность хода волн равна целому числу длин волн: $ \Delta d = k \cdot \lambda $. Условие минимума (ослабления) — разность хода равна нечетному числу полуволн: $ \Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2} $.