Прыклады пытанняў і формул для светлавых хваль у фізічнай оптыцы
Характарыстыкі святла
1. Святло — гэта электрамагнітная хваля, таму святло…
А. Не адчувае адлюстравання
B. Не адчувае рэфракцыі
C. Не патрабуе асяроддзя размнажэння
D. Не пераносіць энергіі пры распаўсюджванні
Абмеркаванне
Святло — гэта хваля, таму яно, як і іншыя хвалі, адбіваецца, праламляецца і пераносіць энергію падчас распаўсюджвання. Святло — гэта электрамагнітная хваля, таму для распаўсюджвання яму не патрабуецца асяроддзе.
Правільны адказ — С.
2. Звярніце ўвагу на наступнае сцвярджэнне:
1. Святло рухаецца па прамой лініі
2. Святло — гэта электрамагнітная хваля
3. Святло можа паглынацца
4. Святло нясе электрычны зарад
Правільнае сцвярджэнне адносна ўласцівасцей святла...
А. толькі сцвярджэнне 1
B. сцвярджэнні 1 і 2
C. сцвярджэнні 1, 2 і 3
D. усе сцвярджэнні праўдзівыя
Абмеркаванне
1. Святло рухаецца па прамой лініі.
Гэта сцвярджэнне праўдзівае, таму што, хоць святло рухаецца як папярочная хваля, шлях святла — прамая лінія. У тэме геаметрычнай оптыкі (адлюстраванне і праламленне святла) святло адлюстроўваецца як прамень, шлях руху якога — прамая лінія.
2. Святло — гэта электрамагнітная хваля:
Гэта сцвярджэнне праўдзівае, таму што святло — гэта электрамагнітная хваля, для распаўсюджвання якой не патрабуецца асяроддзе.
3. Святло можа паглынацца:
Гэта сцвярджэнне праўдзівае. Святло — гэта тып электрамагнітнай хвалі. Усе хвалі, як механічныя, так і электрамагнітныя, пераносяць энергію, калі яны перамяшчаюцца з аднаго месца ў іншае. Такім чынам, частка энергіі святла можа паглынацца асяроддзем, праз якое яно праходзіць. Напрыклад, калі святло рухаецца да плоскага люстэрка, большая частка святла адлюстроўваецца, але невялікая частка паглынаецца люстэркам.
4. Святло нясе электрычны зарад:
Гэта сцвярджэнне няправільнае. Святло — гэта электрамагнітная хваля, а электрамагнітныя хвалі ўзнікаюць у выніку ваганняў электрычных і магнітных палёў. Электрамагнітныя хвалі выпраменьваюцца паскарэннем электрычных зарадаў.
Правільны адказ — С.
Ідэальнае адлюстраванне
3. На малюнку справа паказаны ювелірны камень з дыяментам, які вельмі дарагі, таму што святло, якое адбіваецца дыяментам, вельмі зіхаціць. Гэтая з'ява выклікана…
А. ідэальнае праламленне, пры якім святло пераходзіць з менш шчыльнага асяроддзя ў больш шчыльнае
B. ідэальнае праламленне, пры якім вугал падзення меншы за вугал мяжы
C. ідэальнае адлюстраванне, пры якім святло паходзіць з менш шчыльнага асяроддзя ў больш шчыльнае
D. ідэальнае адлюстраванне, калі вугал падзення большы за вугал мяжы
Абмеркаванне
Святло ад дыямента здаецца зіхатлівым дзякуючы яго рассейванню і ідэальнаму адлюстраванню. Ідэальнае адлюстраванне адбываецца, калі святло пераходзіць з асяроддзя з больш высокім паказчыкам праламлення ў асяроддзе з меншым паказчыкам праламлення. Напрыклад, святло пераходзіць з дыямента (з больш высокім паказчыкам праламлення) у паветра (з меншым паказчыкам праламлення). Каб лепш зразумець гэта, разгледзьце малюнак ніжэй.
Калі святло пераходзіць з асяроддзя з вялікім паказчыкам праламлення ў асяроддзе з малым паказчыкам праламлення, яно адхіляецца ад нармалі. Калі вугал падзення (i) большы, то вугал праламлення (r) таксама большы. Пры пэўным вугле падзення вугал праламлення роўны 90°. Вугал падзення, калі вугал праламлення роўны 90°, называецца крытычным вуглом (θk) або гранічным вуглом. Калі вугал падзення большы за крытычны вугал або гранічны вугал, то святло не праламляецца; усё святло адлюстроўваецца.
Правільны адказ — Д.
4. Пытанні Нацыянальнай алімпіяды па прыродазнаўстве 2011 года для сярэдніх школ рэгентскага/гарадскога ўзроўню № 39
Наступная з'ява, якая з'яўляецца сімптомам ідэальнага адлюстравання, гэта…
А. вясёлка
Б. міраж
C. каляровае возера
D. астыгматызм
Абмеркаванне
Міраж называецца з'явай ідэальнага адлюстравання, таму што ў гэтым працэсе ніякае святло, якое паступае з паветра, не праламляецца дарожнай паверхняй, а здаецца, што ўсё святло адлюстроўваецца ад дарожнай паверхні. Міражы ўзнікаюць таму, што святло праходзіць праз пласты паветра з рознымі паказчыкамі праламлення з-за рознай шчыльнасці гэтых пластоў паветра. Насамрэч святло не адлюстроўваецца ад дарожнай паверхні, а праламляецца (згінаецца) пластамі паветра з рознымі паказчыкамі праламлення.
Правільны адказ — Б.
5. Пытанні Нацыянальнай алімпіяды па прыродазнаўстве 2010 года для сярэдніх школ рэгентскага/гарадскога ўзроўню № 30
Выгляд нафтавай плямы на паверхні асфальтавай дарогі ў спякотны дзень па сутнасці з'яўляецца падзеяй поўнага адлюстравання, таму што…
А. Паказчык праламлення верхніх слаёў паветра большы, чым ніжніх слаёў.
Б. Паказчык праламлення верхніх слаёў паветра меншы, чым ніжніх.
C. Кроплі вады адлюстроўваюць розныя колеры пад рознымі вугламі адлюстравання.
D. Кроплі вады пераламляюць розныя колеры пад рознымі вугламі праламлення.
Абмеркаванне
Прыкладам міражу з'яўляецца, напрыклад, нафтавая пляма на асфальтавай дарозе ў спякотны дзень. Міражы ўзнікаюць з-за розніцы паказчыкаў праламлення паміж пластом паветра каля дарогі і пластом паветра над ёй.
У спякотны дзень дарожнае пакрыццё награвае паветра непасрэдна над ім, у выніку чаго пласт паветра непасрэдна над дарожным пакрыццём больш гарачы, чым пласт паветра далей па цячэнні. Больш гарачы пласт паветра мае большае аб'ёмнае пашырэнне, што робіць яго менш шчыльным (меншая шчыльнасць). І наадварот, менш гарачы пласт паветра над ім мае меншае аб'ёмнае пашырэнне, што робіць яго больш шчыльным (вышэйшая шчыльнасць). Такім чынам, ніжні пласт паветра менш шчыльны, а верхні пласт паветра больш шчыльны.
Паколькі пласт паветра ўнізе (бліжэй да паверхні дарогі) менш шчыльны, святло рухаецца хутчэй, калі праходзіць праз яго, у той час як пласт паветра ўверсе больш шчыльны, таму святло рухаецца павольней, калі праходзіць праз яго.
Формула для паказчыка праламлення: n = c / v, дзе n — паказчык праламлення, c = хуткасць святла ў вакууме = пастаянная велічыня = 3 x 108 м/с, v = хуткасць святла ў асяроддзі. Згодна з гэтай формулай, c фіксавана такім чынам, што калі v павялічваецца, то n памяншаецца, і наадварот, калі v памяншаецца, то n павялічваецца.
Святло рухаецца хутчэй у ніжнім пласце паветра (вялікі v), таму ніжні пласт паветра мае меншы паказчык праламлення (малы n), тады як у верхнім пласце паветра святло рухаецца павольней (малы v), таму верхні пласт паветра мае большы паказчык праламлення (вялікі n).
Правільны адказ — А.
паказчык праламлення
6. Бачны прамень святла мае даўжыню хвалі 510 нм у паветры. Калі прамень святла трапляе ў асяроддзе з паказчыкам праламлення 1,5, яго даўжыня хвалі змяняецца на….
А. 680 нм
B. 510 нм
C. 340 нм
D. 170 нм
Абмеркаванне
Вядома, што:
Даўжыня хвалі (λ) = 510 нм = 510 x 10-9 метр
Паказчык праламлення (n) = 1,5
Пытанне: Даўжыня хвалі (λ) змяняецца на….
Адказ:
Даўжыня хвалі (λ) змяняецца да 340 нанаметраў.
Правільны адказ — С.
7. На марскім дне празрыстай сажалкі бачная рыба, глыбіня сажалкі складае 2 метры, паказчык праламлення сажалкі роўны 4/3. Калі рыбу бачыць амаль перпендыкулярна паверхні сажалкі, наколькі далёка яна знаходзіцца ад паверхні сажалкі?
А. 1 метр ад паверхні басейна
B. 1,5 метра ад паверхні басейна
C. 2 метры ад паверхні басейна
D. 2,67 метра ад паверхні басейна
Абмеркаванне
Вядома, што:
Паказчык праламлення басейна = 4/3
Глыбіня басейна = 2 метры
Пытанне: На якой адлегласці ад паверхні сажалкі можна ўбачыць рыбу?
Адказ:
Бачная адлегласць = 1 : n (рэальная адлегласць)
Бачная адлегласць = 1 : 4/3 (2 метры)
Бачная адлегласць = 1 х 3/4 (2 метры)
Бачная адлегласць = 3/4 (2 метры)
Бачная адлегласць = 6/4
Бачная адлегласць = 1,5 метра
Адлегласць, на якой бачная рыба з паверхні сажалкі = 1,5 метра
Правільны адказ — Б.
8. Святло можа перадавацца ў канале, паказчык праламлення якога адносна навакольнага асяроддзя роўны….
А. > 1
Б. = 1
C. < 1
D. = 0
Абмеркаванне
Паказчык праламлення вакууму = 1,0000
Паказчык праламлення асяроддзя большы за паказчык праламлення вакууму.
Правільны адказ — А.
Дысперсія святла
9. Кут рассейвання — гэта вугал паміж двума колерамі манахраматычнага святла, які ўзнікае ў выпадку…
А. палярызацыя святла
B. паглынанне святла
C. рассейванне святла
D. дыфракцыя святла
Абмеркаванне
Манахраматычнае святло — гэта святло аднаго колеру або даўжыні хвалі. Белае святло, як і сонечнае святло, уяўляе сабой спалучэнне ўсіх колераў, кожны з якіх мае розную даўжыню хвалі або частату. Раскладанне белага святла на бачны спектр (чырвоны, аранжавы, жоўты, зялёны, сіні, індыга і фіялетавы) называецца дысперсіяй святла.
Рассейванне святла можа быць дасягнута з дапамогай прызмаў, кропель вады або іншых прадметаў. Вясёлка — гэта прыклад рассейвання святла ў паўсядзённым жыцці, дзе сонечнае святло рассейваецца кроплямі дажджу.
Правільны адказ — С.
10. Пытанні Нацыянальнай алімпіяды па прыродазнаўстве 2011 года для сярэдніх школ рэгентскага/гарадскога ўзроўню № 60
Вясёлка выглядае як рознакаляровая стужка, якая мае форму частковага круга. Правільны парадак чатырох колераў вясёлкі ніжэй, ад найменшага да найбольшага радыуса, такі…
А. чырвоны, аранжавы, жоўты, зялёны
Б. сіні, фіялетавы, зялёны, жоўты
C. зялёны, сіні, індыга, фіялетавы
D. індыга, сіні, зялёны, жоўты
Абмеркаванне
Парадак колераў вясёлкі такі: чырвоны, аранжавы, жоўты, зялёны, сіні, індыга і фіялетавы.
Чырвонае святло мае найдаўжэйшую даўжыню хвалі, а фіялетавае — найкарацейшую. Адхіленне кожнага колеру святла залежыць ад яго даўжыні хвалі.
Калі белае сонечнае святло рассейваецца кроплямі дажджу, святло з большай даўжынёй хвалі адхіляецца менш, а святло з меншай даўжынёй хвалі — больш. Чырвонае святло адхіляецца найменш, таму што яго даўжыня хвалі большая, а фіялетавае святло — найбольш, таму што яго даўжыня хвалі меншая, як паказана на дыяграме ніжэй. Такім чынам, вока назіральніка бачыць чырвонае святло ўверсе, а фіялетавае — унізе.
Усе колеры вясёлкі маюць часткова круглую форму, дзе чырвоны круг святла знаходзіцца ўверсе, таму ён мае найбольшы радыус, а фіялетавы круг святла знаходзіцца ўнізе, таму ён мае найменшы радыус.
Парадак светлых колераў ад найбольшага радыуса да найменшага: чырвоны, аранжавы, жоўты, зялёны, сіні, індыга, фіялетавы.
Правільны адказ — Д.
11. Светлыя колеры ад пласта нафты на паверхні вады ўзнікаюць з-за падзеі...
А. перашкода
Б. палярызацыя
C. dispersi
D. дыфракцыя
Абмеркаванне
Правільны адказ — С.
