$12.1.20$. Слой фотоэмульсии нанесен на зеркальную металлическую подложку. При нормальном падении света на расстоянии $10^{-5}\text{ см}$ от металлической поверхности происходит почернение эмульсии. Объясните этот эффект. Определите длину волны света, падающего на металлическую поверхность. На каком расстоянии от поверхности подложки будет находиться второй слой почерневшей эмульсии? (Примечание: в тексте русского издания часто встречается опечатка $10^{-5}$ мм, но на рисунке к задаче верно указано $10^{-5}$ см, что соответствует реальным оптическим длинам волн).
Решение
Свет, падающий по нормали на металлическое зеркало, отражается и интерферирует с падающим светом, образуя стоячую электромагнитную волну. Как было показано в предыдущей задаче, на поверхности идеального металла электрическое поле обращается в нуль — там образуется узел напряженности электрического поля ($E = 0$). Пучности (максимумы интенсивности электрического поля) располагаются на расстояниях $\lambda/4$,$3\lambda/4$,$5\lambda/4$ и т.д. от поверхности. Фотоэмульсия чувствительна именно к электрической компоненте поля, поэтому ее почернение происходит в местах расположения пучностей.
Длина волны: Первое почернение (первая пучность) наблюдается на расстоянии $d_1 = 10^{-5}\text{ см}$. Так как $d_1 = \lambda/4$: $$\frac{\lambda}{4} = 10^{-5}\text{ см} \implies \lambda = 4 \cdot 10^{-5}\text{ см} = 400\text{ нм}$$
Расстояние до второго слоя: Второй слой почерневшей эмульсии образуется на месте второй пучности стоячей волны. Расстояние от поверхности металла до второй пучности составляет: $$d_2 = \frac{3\lambda}{4} = 3 \cdot d_1 = 3 \cdot 10^{-5}\text{ см}$$
Ответ
Эффект вызван образованием стоячей волны и расположением пучностей электрического поля. $\lambda = 4 \cdot 10^{-5}\text{ см}$ ($400\text{ нм}$); второй слой на расстоянии $3 \cdot 10^{-5}\text{ см}$.