Прыклады пытанняў па светлавых хвалях

11 прыкладаў светлавых хваль

1. Дыфракцыйная рашотка

Звярніце ўвагу на наступныя сцвярджэнні:

(1) Заменіце сетку сеткай з большай колькасцю ліній на міліметр.

(2) Святло, якое падае з сіняга ў жоўты колер

(3) Змяніце колер святла з чырвонага на зялёны

(4) Перамясціце экран бліжэй да сеткі

Што ўваходзіць у намаганні па павелічэнні шырыні яркай паласы ў эксперыменце з дыфракцыйнай рашоткай, гэта...

Абмеркаванне

Формула інтэрферэнцыі падвойнай шчыліны (канструктыўная інтэрферэнцыя):

Шырыня шчыліны (d) вельмі малая ў параўнанні з адлегласцю паміж шчылінай і экранам (L), таму вугал вельмі малы. Вугал настолькі малы, што значэнне sin θ блізкае да тангенса θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

інфармацыя:

y = шырыня светлай паласы, n = парадак, λ = даўжыня хвалі, L = адлегласць паміж кратамі і экранам, d = шырыня шчыліны.

d = 1 / (4000 ліній / см) = 0,00025 см

(1) Заменіце сетку сеткай з большай колькасцю ліній на міліметр.

прыклад:

d = 1 / (1000 ліній / см) = 0,001 см

d = 1 / (2000 ліній / см) = 0,0005 см

d = 1 / (3000 ліній / см) = 0,0003 см

d = 1 / (4000 ліній / см) = 0,00025 см

Зыходзячы з гэтага разліку, калі колькасць ліній на міліметр большая, то шырыня шчыліны (d) меншая. Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, калі шырыня шчыліны (d) меншая, то шырыня светлай паласы (y) большая.

Гэтае сцвярджэнне праўдзівае.

(2) Святло, якое падае з сіняга ў жоўты колер

Сіняе святло мае большую частату, чым жоўтае, і наадварот

Сіняе святло мае меншую даўжыню хвалі, чым жоўтае святло.

Калі святло пераходзіць з сіняга ў жоўты колер, то даўжыня хвалі павялічваецца.

Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, чым большая даўжыня хвалі, тым большая шырыня светлай паласы (y).

Гэтае сцвярджэнне праўдзівае.

(3) Змяніце колер святла з чырвонага на зялёны

Чырвонае святло мае меншую частату, чым зялёнае, і наадварот

Чырвонае святло мае большую даўжыню хвалі, чым жоўтае святло.

Калі святло пераходзіць з чырвонага ў зялёны колер, то даўжыня хвалі памяншаецца.

Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, чым меншая даўжыня хвалі, тым меншая шырыня светлай паласы (y).

Гэтае сцвярджэнне няправільнае.

(4) Перамясціце экран бліжэй да сеткі

Перамяшчэнне экрана бліжэй да сеткі азначае памяншэнне L. Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, калі адлегласць паміж сеткай і экранам (L) меншая, шырыня светлай паласы (y) меншая.

Гэтае сцвярджэнне няправільнае.

2. Дыфракцыя святла

У эксперыменце па дыфракцыі святла з выкарыстаннем рашоткі з 4.500 лініямі ^·см⁻¹ , на экране, размешчаным на адлегласці L ад рашоткі, адлегласць да светлай паласы другога парадку складае 1 мм. Калі выкарыстаная рашотка замяніць іншай рашоткай з 5.400 лініямі· ^см⁻¹ , то адлегласць да светлай паласы другога парадку, вымераная ад цэнтральнай светлай паласы, складзе...

А. 0,6 мм

B. 0,9 мм

C. 1,2 мм

Г. 1,6 мм

E. 2,2 мм

Абмеркаванне

Вядома, што:

d ₁ = 1 / (4500 ліній / см) = 1/4500 см

n² = ₁

y ₁ = 1 мм = 0,1 см

d2 = 1 / ( ₅₄₀₀ ліній / см) = 1/5400 см

n² = ₂

Пытанне зададзена: год ₂

Адказ:

Формула інтэрферэнцыі падвойнай шчыліны (канструктыўная інтэрферэнцыя):

d sin θ = n λ

Шырыня шчыліны вельмі малая ў параўнанні з адлегласцю паміж шчылінай і экранам, таму вугал вельмі малы. Вугал настолькі малы, што значэнне sin theta блізкае да tangens theta.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d (y / L) = nλ

dy = nλL

інфармацыя:

d = шырыня шчыліны, y = адлегласць паміж цэнтральным выпраменьваннем і выпраменьваннем n-га парадку, n = парадак, λ = даўжыня хвалі, L = адлегласць паміж кратамі і экранам.

Эксперымент 1:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/4500)(0,1) = (2) λL

0,1 / 4500 = (2) λL

0,1 / (2)(4500) = λL

0,1 / 9000 = λL

Эксперымент 2:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/5400)(y² ₎ = (2)λL

y² _/ 5400 = (2)λL

y² _/ ( 2)(5400) = λL

y² _/ 2 10.800 = λL

Даўжыня хвалі святла (λ) аднолькавая, і адлегласць паміж кратамі і экранам (L) таксама аднолькавая.

λL = λL

0,1 / 9000 = y² _/ 2 10.800

(0,1)(10.800 2) = ( _y² )(9000)

1080 = y² ₍ 9000)

y² = 1080 / ₉₀₀₀

y² = _0,12 см

y² = _1,2 мм

Правільны адказ — С.

Інтэрферэнцыя святла

3. Дзве вузкія шчыліны, падзеленыя адлегласцю 2 мм, асвятляюцца перпендыкулярна. На экране, размешчаным на адлегласці 1 метра ад шчылін, утвараецца чацвёртая светлая лінія, размешчаная на адлегласці 1 мм ад цэнтральнай светлай лініі. Даўжыня хвалі выкарыстоўванага святла складае…

А. 24 х ^10⁻⁶ м

B. 8,0 x ^10⁻⁶ м

Прыкладна 3,7 х ^10⁻⁶ м

D. 2,0 х ^10⁻⁶ м

E. 0,5 х ^10⁻⁶ м

Абмеркаванне

Вядома, што:

Адлегласць паміж прарэзамі (d) = 2 мм = 2 x ^10⁻³ метраў

Парадак (n) = 4

Адлегласць паміж экранам і прамежкам (l) = 1 метр

Адлегласць 4-й яркай лініі ад цэнтральнай яркай лініі (y) = 1 мм = 1 x 10⁻³ ^метраў = ^10⁻³ метраў

Пытанне: Даўжыня хвалі святла ( λ)

Адказ:

Формула інтэрферэнцыі падвойнай шчыліны (канструктыўная інтэрферэнцыя):

d sin θ = n λ

Адлегласць паміж шчылінамі меншая за адлегласць паміж шчылінамі і экранам, таму вугал вельмі малы. Вугал вельмі малы, таму значэнне sin θ блізкае да ta ngen θ.

Даўжыня хвалі святла ( λ):

Правільны адказ — Э.

4. У эксперыменце Юнга выкарыстоўваліся дзве вузкія шчыліны, кожная з якіх знаходзілася на адлегласці 3 мм адна ад адной, а экран быў размешчаны на адлегласці 1 м ад шчылін. Калі шостае святло ўтвараецца на адлегласці 1 мм ад цэнтральнага святла, то даўжыня хвалі выкарыстанага святла складае...

А. 0,5 х ^10⁻⁶ м

B. 2,0 х ^10⁻⁶ м

Прыкладна 3,7 х ^10⁻⁶ м

Г. 8,0 х ^10⁻⁶ м

E. 24 х ^10⁻⁶ м

Абмеркаванне

Вядома, што:

Адлегласць паміж прарэзамі (d) = 3 мм = 3 x ^10⁻³ метраў

Парадак (n) = 6

Адлегласць паміж экранам і прамежкам (l) = 1 метр

Адлегласць 6-й яркай лініі ад цэнтральнай яркай лініі (y) = 1 мм = 1 x 10⁻³ ^метраў = ^10⁻³ метраў

Пытанне: Даўжыня хвалі святла ( λ)

Адказ:

Даўжыня хвалі святла ( λ):

Правільны адказ — А.

Характарыстыкі светлавых хваль

5. Характарыстыкі хваль:

(1) падоўжная форма хвалі

(2) можа пераламляць

(3) можа перашкаджаць

(4) можа быць палярызаваным

(5) для яго распаўсюджвання патрабуецца асяроддзе

Вышэйпаказанае сцвярджэнне, якое з'яўляецца характарыстыкай светлавых хваль, — гэта колькасць…

А. (1), (2) і (3)

Б. (1), (2) і (4)

C. (1), (3) і (5)

Г. (2), (3) і (4)

E. (2), (2) і (5)

Абмеркаванне

Правільны адказ — Д.

6. Пытанне № 29 да нацыянальнага экзамену па фізіцы для студэнтаў SMA/MA за 2015/2016 навучальны год

Звярніце ўвагу на наступнае сцвярджэнне!

(1) Можа перашкаджаць

(2) Палярызацыя

(3) Узнікненне дыфракцыі

(4) Паўзучае без асяроддзя

(5) Можа быць адлюстравана

Правільнае сцвярджэнне пра ўласцівасці гукавых хваль вышэй...

А. (1), (2) і (3)

Б. (1), (3) і (5)

C. (1), (4) і (5)

D. (2), (3) і (4)

E. (3), (4) і (5)

Абмеркаванне

(2) Палярызацыя ўзнікае ў папярочных хвалях. Гукавыя хвалі — гэта падоўжныя хвалі.

(4) Хвалі, якія распаўсюджваюцца без асяроддзя, — гэта толькі электрамагнітныя хвалі, гукавыя хвалі — гэта механічныя хвалі, для распаўсюджвання якіх патрабуецца асяроддзе.

Правільны адказ — Б.

Дыфракцыйная рашотка

7. Дыфракцыйная рашотка мае 4.000 ліній на см. На рашотку накіроўваецца манахраматычнае святло, якое ўтварае яркую лінію другога парадку. Калі вугал адхілення складае 30 ^° , то даўжыня хвалі святла роўная… (1 Å = 10⁻⁶ ^м )

А. 8.000 Å

B. 6.250 Å

Каля 5.000 Å

D. 4.500 Å

E. 4.000 Å

Абмеркаванне

Вядома, што:

Пастаянная рашоткі (d) = 1 / (10 000 ліній / см) = 0,00025 см = 2,5 x 10⁻⁴ ^см = 2,5 x ^10⁻⁶ метраў

Парадак (n) = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = ^{10⁻⁶⁻¹⁰} м

Пытанне: Даўжыня хвалі святла (λ)

Адказ:

Правільны адказ — Б.

8. Пучок манахраматычнага святла з даўжынёй хвалі 2,5 × ^10⁻⁷ м падае на рашотку, якая складаецца з 10 000 драпін/см. Які вугал для светлай лініі другога парадку?

А. 30 ^°

Б. 37 ^°

C. 45 ^°

Д. 53 ^°

Усходняя шырата 60 ^°

Абмеркаванне

Вядома, што:

Пастаянная рашоткі (d) = 1 / (10 000 ліній / см) = 0,0001 см = 1 x 10⁻⁴ ^см = 1 x ^10⁻⁶ метраў

Парадак (n) = 2

Даўжыня хвалі святла (λ) = 2,5 x ^10⁻⁷ метраў

Пытанне: Вугал (θ)

Адказ:

Правільны адказ — А.

9. Інтэрферэнцыя падвойнай шчыліны

Прамень жоўтага святла падае на дзве шчыліны, выклікаючы бачную інтэрферэнцыю на экране. З наступнага сцвярджэння:

(1) Яркая паласа стане шырэйшай, калі жоўтае святло замяніць сінім

(2) Светлая паласа пашырыцца, калі адлегласць паміж шчылінамі паменшыць.

( 3) Чым далей ад цэнтральнага святла, тым меншая інтэнсіўнасць.

(4) чым далей ад цэнтральнага святла, тым большая інтэнсіўнасць застаецца нязменнай.

Правільнае сцвярджэнне…

А. (1), (3) і (4)

B. Толькі (1) і (3)

C. Толькі (1) і (4)

D. Толькі (2) і (3)

E. Толькі (2) і (4)

Абмеркаванне

Адлегласць паміж шчылінамі меншая за адлегласць паміж шчылінамі і экранам, таму вугал вельмі малы. Вугал вельмі малы, таму значэнне sin θ блізкае да ta ngen θ.

Формула інтэрферэнцыі падвойнай шчыліны (канструктыўная інтэрферэнцыя)

інфармацыя:

d = адлегласць паміж шчылінамі, y = адлегласць n-й яркай лініі ад цэнтральнай яркай лініі, l = адлегласць паміж экранам і шчылінай, n = парадак, λ = p даўжыня хвалі святла.

(1) Яркая паласа стане шырэйшай, калі жоўтае святло замяніць сінім

Зыходзячы з гэтай формулы, колькасць яркіх ліній (n) адваротна прапарцыйная даўжыні хвалі ( λ). Калі даўжыня хвалі меншая, колькасць яркіх ліній (n) большая. Жоўтае святло мае большую даўжыню хвалі (ніжэйшую частату), чым сіняе святло. Калі жоўтае святло замяніць сінім святлом, даўжыня хвалі будзе меншай, таму колькасць яркіх ліній (n) будзе большай.

Гэтае сцвярджэнне праўдзівае.

(2) Светлая паласа пашырыцца, калі адлегласць паміж шчылінамі паменшыць.

Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, адлегласць паміж шчылінамі (d) прама прапарцыйная колькасці яркіх ліній (n). Калі адлегласць паміж шчылінамі паменшыць, колькасць яркіх ліній (n) паменшыцца.

Гэтае сцвярджэнне няправільнае.

(3) Чым далей ад цэнтральнага святла, тым меншая інтэнсіўнасць.

Інтэнсіўнасць звязана з узроўнем яркасці. Інтэнсіўнасць адваротна прапарцыйная адлегласці; чым большая адлегласць, тым ніжэйшая інтэнсіўнасць (тым цьмянейшае святло).

Гэтае сцвярджэнне праўдзівае.

(4) Чым далей ад цэнтральнага святла, тым большая інтэнсіўнасць застаецца нязменнай.

Гэтае сцвярджэнне няправільнае.

Правільны адказ — Б.

10. Пучок манахраматычнага святла з даўжынёй хвалі 5· ^10⁻⁷ м накіраваны перпендыкулярна да рашоткі. Калі адлегласць паміж экранам і рашоткай складае 2 м, а святло трэцяга парадку ўзнікае на экране на адлегласці 150 см ад цэнтральнага святла, то адлегласць паміж шчылінамі роўная…

1. 4.10^-6 m
2. 3.10^-6 m
3. 2.10^-6 m
4. 3.10^-7 m
5. 2.10^-7 m

Абмеркаванне

Вядома, што:
Даўжыня хвалі (λ) = 5 x 10^-7 метр
l = 2 метры
N = 3
y = 150 см = 1,5 метра
Спыталі: пастаянная рашоткі
Адказ:

sin θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 ^-2

Адлегласць паміж прамежкамі:
d sin θ = n λ
д (75.10^-2) = (3)(5.10^-7)
д (75.10^-2) = 15.10^-7
d = (15.10^-7) / (75.10^-2)
d = (15/75)10^-5
d = (1/5)(10^-5) метраў
d = (0,2)(10^-5) метраў
d = 2.10^-6 метр
Правільны адказ — С.

11. Пучок манахраматычнага святла з даўжынёй хвалі 500 нм (1 нана = 10⁻⁹ ⁾ падае перпендыкулярна на рашотку . Калі чацвёрты прамень святла ўтварае вугал адхілення 30 ^° , колькасць ліній на см рашоткі будзе….

1. 3000
2. 2500
3. 1250
4. 1000
5. 250

Абмеркаванне
Вядома, што:
Даўжыня хвалі (λ) = 500.10^-9 метраў = 5.10^-7 метр
θ = 30^o
N = 4
Спыталі: колькасць ліній на см сеткі
Адказ:
Адлегласць паміж прамежкамі:
d sin θ = n λ
d (sin 30^o) = (4)(5.10^-7)
d (0,5) = 20.10^-7
d = (20.10^-7) / 0,5 ст
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  метр

Колькасць ліній на см сеткі:
х = 1 / 4.10^-6  метр
х = 0,25.10⁶ лінія / метр
х = 0,25.10⁶ радок / 10² cm
х = 0,25.10⁴ радок / см
х = 25.10² радок / см
x = 2500 ліній/см
Правільны адказ — Б.

Крыніца пытання:

2015/2016 SMA / MA Physics ААН пытанні