Параграф 48 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Интерференция и дифракция света

Теории природы света
С конца XVII века существовали две теории, объясняющие природу света: корпускулярная и волновая. Исаак Ньютон был сторонником корпускулярной теории, согласно которой свет состоит из мельчайших частиц — корпускул, которые движутся по прямым линиям и отражаются от поверхностей. Эта теория хорошо объясняла отражение и преломление света. Волновую теорию предложил Христиан Гюйгенс. Согласно его теории, свет — это волна, распространяющаяся в эфире, и его свойства аналогичны поведению звуковых или водяных волн. Обе теории долгое время существовали параллельно, пока в начале XIX века эксперименты Томаса Юнга не показали, что свет обладает волновыми свойствами.

Интерференция света
Интерференция — это наложение двух или более волн, при котором образуется устойчивая картина распределения амплитуд. Когда две световые волны сходятся в одной точке, их амплитуды складываются. Если волны находятся в одинаковых фазах, то амплитуда увеличивается (интерференция усиления), если в противоположных фазах — уменьшается (интерференция ослабления). Интерференционная картина состоит из чередующихся полос света и тьмы, как показано в опыте Юнга. Это явление подтверждает волновую природу света и служит одним из основных доказательств этой теории.

Эксперимент Юнга
В 1802 году Юнг поставил опыт, в котором свет проходил через два узких отверстия, расположенных близко друг к другу. На экране за отверстиями появилась интерференционная картина — чередующиеся светлые и темные полосы. Это доказывало, что свет, проходя через оба отверстия, накладывался друг на друга, создавая характерные зоны усиления и ослабления. Юнг измерил длины волн для разных цветов света и показал, что каждая волна имеет определенную частоту и длину. Его опыт стал важным доказательством волновой теории света.

Дифракция света
Дифракция — это отклонение световых волн при прохождении мимо препятствий или через узкие отверстия. Явление дифракции можно наблюдать, когда свет проходит через узкую щель или огибает острые края предметов. При дифракции свет расходится, образуя характерную дифракционную картину — чередование светлых и темных полос. Дифракция хорошо видна на волнах с большой длиной (например, звуковых), но световые волны тоже демонстрируют это свойство. Дифракция — еще одно доказательство волновой природы света.

Длина волны и цвет света
Длина световой волны определяет цвет света. Красный свет имеет самую длинную волну, а фиолетовый — самую короткую. Юнг установил, что длина волны красного света составляет около 7,6×10⁻⁷ м, а фиолетового — 4,5×10⁻⁷ м. Соответственно, частота колебаний в волне обратно пропорциональна длине волны: чем короче волна, тем выше частота. Именно различие в длине волн объясняет спектр видимого света, который включает все цвета радуги. Эта информация важна для понимания того, как световые волны взаимодействуют между собой и с различными препятствиями.

Эксперименты Френеля и Пуассона
Френель развил теорию дифракции света и предсказал появление светлого пятна в центре тени от круглого диска — это стало известным как "пятно Пуассона". Французский ученый Симеон Пуассон скептически отнесся к этой идее, считая ее абсурдной. Однако эксперимент Доминика Араго подтвердил существование пятна, что стало еще одним доказательством правильности волновой теории света. Это открытие положило конец спорам между сторонниками корпускулярной и волновой теорий, окончательно подтвердив волновую природу света.