Номер 5, страница 100 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. Почему не возникает интерференционной картины от света двух фар автомашины?

5. Интерференционная картина, то есть устойчивое во времени чередование светлых и тёмных полос, возникает только при сложении когерентных световых волн. Для этого источники света должны быть когерентными: испускаемые ими волны должны иметь одинаковую частоту, а разность фаз этих волн в любой точке пространства должна оставаться постоянной во времени. Свет от двух фар автомобиля не удовлетворяет этим условиям по нескольким причинам.

Главная причина — отсутствие когерентности. Фары автомобиля — это два совершенно независимых источника. В каждой лампе свет излучается огромным количеством атомов, которые испускают фотоны независимо друг от друга и со случайными фазами. В результате суммарная волна от каждой фары имеет фазу, которая непрерывно и хаотично меняется во времени (характерное время постоянства фазы составляет всего около $10^{-8}$ с). Поскольку процессы излучения в двух фарах никак не синхронизированы, разность фаз между световыми волнами от них в любой точке наблюдения также изменяется случайным образом и с огромной скоростью. Такие источники называются некогерентными.

Когда волны от некогерентных источников накладываются, они интерферируют в каждый конкретный момент времени, но создаваемая картина максимумов и минимумов нестабильна и меняет своё положение так быстро, что человеческий глаз из-за своей инерционности не успевает её зафиксировать. В итоге мы воспринимаем лишь усреднённую по времени интенсивность, которая в любой точке равна простой сумме интенсивностей от двух источников: $I = I_1 + I_2$. Устойчивых светлых и тёмных полос не образуется, и мы видим просто более яркое световое пятно.

Дополнительными факторами, препятствующими наблюдению интерференции, являются: немонохроматичность (фары излучают белый свет, который является смесью волн разной длины, каждая из которых давала бы свою картину) и протяжённость источников (лампы не являются точечными, что приводит к размытию картины из-за наложения узоров от разных частей излучателя).

Ответ: Интерференционная картина от света двух фар автомашины не возникает в первую очередь потому, что фары являются двумя независимыми (некогерентными) источниками света. Это означает, что разность фаз световых волн от них в любой точке пространства хаотично и очень быстро меняется. В результате глаз не успевает зафиксировать мгновенную интерференционную картину и воспринимает лишь усреднённую по времени освещённость, которая представляет собой простое сложение интенсивностей света от двух фар без образования устойчивых тёмных и светлых полос.