Görünən İşıq Müzakirəsinə dair Nümunə Suallar
Pendahuluan
Görünən işıq, elektromaqnit spektrinin insan gözünə görünən hissəsidir. Görünən işığın dalğa uzunluğu diapazonu təxminən 380 ilə 740 nanometr arasındadır. Bu işıq, sınma və ya difraksiya yolu ilə ayrıla bilən müxtəlif rənglərdən ibarətdir. Bu fenomen tez-tez fizikada, xüsusən də optika fəslində öyrənilir.
İşıq gündəlik həyat üçün vacib olan bir enerji formasıdır və müxtəlif fizika problemlərinin əsas mövzusudur. Bu məqalədə görünən işıqla əlaqəli bir neçə nümunə məsələni və onların necə həll ediləcəyini müzakirə edəcəyik.
Nümunə Suallar və Müzakirə
Sual 1: Ağ İşıq Spektri
Ağ işığın şüasını onun tərkib hissələrinin rənglərinə ayırmaq üçün şüşə prizma istifadə olunur. Ağ işığın prizma vasitəsilə sınması nəticəsində yaranan rəng spektrini ən qısa dalğa uzunluğundan ən uzun dalğa uzunluğuna qədər sadalayın.
Müzakirə:
Ağ işıq müxtəlif dalğa uzunluqlarına malik müxtəlif rənglərdən ibarətdir. Ağ işıq prizmadan keçirildikdə, hər bir rəng komponenti dalğa uzunluğundan asılı olaraq fərqli bir bucaq altında əyilir. Ən qısa dalğa uzunluğundan ən uzun dalğa uzunluğuna qədər rənglərin sırası belədir:
1. Bənövşəyi
2. Mavi
3. Yaşıl
4. Sarı
5. Narıncı
6. Qırmızı
Bənövşəyi rəng ən qısa dalğa uzunluğuna (~380 nm) malikdir və ən çox meyillidir, qırmızı rəng isə ən uzun dalğa uzunluğuna (~700 nm) malikdir və ən az meyillidir.
Sual 2: Refraktiv İndeks
Dalğa uzunluğu 600 nm olan monoxromatik işıq, sınma əmsalı \(n\) olan su mühitindədir. İşıq, sınma əmsalı 1,5 olan ikinci bir mühitə, yəni şüşəyə daxil olur. Suda düşmə bucağı 30 dərəcədirsə, sınma bucağını hesablayın. Suyun sınma əmsalı 1,33-dür.
Müzakirə:
Snell qanunundan istifadə edin, hansı ki, deyir:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Verilmişdir:
– Suyun sınma əmsalı, \( n_1 = 1,33 \)
– Şüşənin sındırma əmsalı, \( n_2 = 1,5 \)
– Suda düşmə bucağı, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Beləliklə:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
\(\sin 30^\circ = 0,5\) olduğundan, tənliyi aşağıdakı kimi əvəz edin:
\[ 1,33 \times 0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Sınma bucağını tapın \( \theta_2 \):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \təxminən 26,4^\circ \]
Beləliklə, şüşədəki sınma bucağı \( \theta_2 \) təxminən 26,4 dərəcədir.
Sual 3: İşığın müdaxiləsi
Bir-birindən 0,1 mm məsafə ilə ayrılmış iki dar paralel yarıq, dalğa uzunluğu 500 nm olan monoxromatik işıq şüası ilə işıqlandırılır. İşıq şüası yarıqlardan 2 m məsafədə yerləşən ekranda interferensiya nümunəsi yaradır. Ekrandakı iki ardıcıl parlaq zolaq arasındakı məsafəni hesablayın.
Müzakirə:
İki yarıqlı interferensiya nümunəsində ardıcıl iki parlaq zolaq arasındakı məsafə üçün tənlikdən istifadə edin:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]
Verilmişdir:
– İşığın dalğa uzunluğu, \( \lambda = 500 \v 10^{-9} \) metr
– Yarıqdan ekrana qədər məsafə, \( L = 2 \) metr
– İki yarıq arasındakı məsafə, \( d = 0,1 \times 10^{-3} \) metr
Bu dəyərləri əvəz edin:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{ m} \times 2 \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]
Beləliklə, ekranda ardıcıl iki parlaq zolaq arasındakı məsafə 0,01 metr və ya 1 sm-dir.
Sual 4: İşığın Difraksiyası
Dalğa uzunluğu 600 nm olan işıq eni 0,02 mm olan tək bir yarıqdan keçir. Yaranan difraksiya nümunəsi yarıqdan 3 metr aralıda yerləşən ekranda qeydə alınır. Difraksiya nümunəsinin mərkəzindən ilk tünd zolağın enini hesablayın.
Müzakirə:
İlk qaranlıq zolağın eni üçün tənlikdən istifadə edin (tək yarıqlı difraksiya nümunəsi):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
İlk tünd zolaq üçün, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \times 600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
Dəyərlərin dəyişdirilməsi:
\[ y = \frac{600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 90000 \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Beləliklə, difraksiya naxışının mərkəzindən çıxan ilk tünd zolağın eni 0,09 metr və ya 9 sm-dir.
Nəticə
Görünən işıq, insan gözü ilə müşahidə edilə bilən elektromaqnit spektrinin sahəsidir və refraksiya, müdaxilə və difraksiya kimi optik hadisələr üçün çox vacibdir. Əsas anlayışları anlamaq və bu hadisələrlə bağlı problemləri həll edə bilmək tələbələr və tədqiqatçılar üçün çox vacibdir. Bu məqalədə, görünən işığın bir mühitlə necə qarşılıqlı təsir etdiyini və müxtəlif optik hadisələri necə yaratdığını anlamağımıza kömək etmək üçün izahlarla birlikdə bir neçə nümunə məsələni nəzərdən keçirdik. Daha yaxşı başa düşməklə, görünən işığın elm və texnologiyada daha çox tətbiqini araşdıra bilərik.
