Номер 5, страница 108 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. В чем сходство и различие между интерференцией и дифракцией?

Интерференция и дифракция — это два тесно связанных волновых явления, в основе которых лежит принцип суперпозиции волн, однако между ними есть и существенные различия.

Сходство

Основное сходство между интерференцией и дифракцией заключается в их общей физической природе. Оба явления представляют собой результат сложения (суперпозиции) когерентных волн, что приводит к перераспределению интенсивности в пространстве. В результате и в том, и в другом случае наблюдается характерная картина — чередование областей с максимальной (усиление волн) и минимальной, вплоть до нуля, (ослабление волн) интенсивностью. Ключевые общие черты: во-первых, в основе обоих явлений лежит принцип суперпозиции волн; во-вторых, оба процесса приводят к созданию устойчивой картины из светлых и темных полос; в-третьих, для наблюдения обоих явлений необходимо, чтобы складывающиеся волны были когерентными (имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз).

Ответ: Сходство интерференции и дифракции состоит в том, что оба явления основаны на принципе суперпозиции когерентных волн и приводят к пространственному перераспределению энергии, создавая картину чередующихся максимумов и минимумов интенсивности.

Различие

Ключевое различие заключается в механизме сложения волн и характере источников, волны от которых интерферируют. Интерференция в классическом понимании — это результат сложения волн от небольшого числа (двух или нескольких) дискретных когерентных источников. Типичный пример — опыт Юнга со светом, проходящим через две узкие щели. Дифракция же — это результат интерференции волн от бесконечно большого числа вторичных когерентных источников, которые, согласно принципу Гюйгенса-Френеля, расположены непрерывно на одной волновой поверхности, огибающей препятствие или проходящей через отверстие.

Это различие в источниках приводит к разному виду наблюдаемой картины. В классической интерференционной картине от двух щелей все светлые полосы (максимумы) имеют примерно одинаковую яркость и ширину (для малых углов). В дифракционной картине от одной щели наблюдается очень яркий и широкий центральный максимум, а интенсивность боковых максимумов значительно меньше и быстро убывает по мере удаления от центра.

Важно понимать, что на практике эти два явления часто неотделимы. Например, в дифракционной решетке итоговая картина является результатом как дифракции на каждой отдельной щели, так и интерференции волн от всех щелей вместе. Таким образом, дифракцию можно считать частным случаем интерференции от бесконечного числа источников.

Ответ: Различие между интерференцией и дифракцией заключается в том, что интерференция обычно описывает сложение волн от конечного числа дискретных источников, а дифракция — от непрерывного распределения вторичных источников на фронте волны. Это приводит к разным наблюдаемым картинам: в интерференционной картине максимумы, как правило, равнояркие, а в дифракционной есть один доминирующий центральный максимум.