Eksempelspørgsmål om lysbølger

11 eksempler på lysbølger

1. Diffraktionsgitter

Vær opmærksom på følgende udsagn:

(1) Erstat gitteret med et gitter med et større antal linjer pr. millimeter.

(2) Lys, der falder fra blåt til gult

(3) Ændr det udsendte lys fra rødt til grønt

(4) Flyt skærmen tættere på gitteret

Det, der er inkluderet i forsøget på at øge bredden af ​​det lyse bånd i diffraktionsgittereksperimentet, er...

Diskussion

Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):

Spaltens bredde (d) er meget lille sammenlignet med afstanden mellem spalten og skærmen (L), så vinklen er meget lille. Vinklen er så lille, at værdien af ​​sin θ er tæt på tangenten θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Keterangan:

y = bredden af ​​det lyse bånd, n = orden, λ = bølgelængde, L = afstanden mellem gitteret og skærmen, d = spaltens bredde.

d = 1 / (4000 linjer / cm) = 0,00025 cm

(1) Erstat gitteret med et gitter med et større antal linjer pr. millimeter.

Forhold:

d = 1 / (1000 linjer / cm) = 0,001 cm

d = 1 / (2000 linjer / cm) = 0,0005 cm

d = 1 / (3000 linjer / cm) = 0,0003 cm

d = 1 / (4000 linjer / cm) = 0,00025 cm

Baseret på denne beregning, hvis antallet af linjer pr. millimeter er større, så er spaltens bredde (d) mindre. Baseret på ovenstående formel, hvis spaltens bredde (d) er mindre, så er bredden af ​​det lyse bånd (y) større.

Denne udtalelse er sand.

(2) Lys, der falder fra blåt til gult

Blåt lys har en højere frekvens end gult lys, omvendt

Blåt lys har en mindre bølgelængde end gult lys.

Hvis lyset falder fra blåt til gult, bliver bølgelængden større.

Baseret på ovenstående formel, hvis bølgelængden er større, er bredden af ​​det lyse bånd (y) større.

Denne udtalelse er sand.

(3) Ændr det udsendte lys fra rødt til grønt

Rødt lys har en lavere frekvens end grønt lys, omvendt

Rødt lys har en længere bølgelængde end gult lys.

Hvis lyset falder fra rødt til grønt, bliver bølgelængden mindre.

Baseret på ovenstående formel, hvis bølgelængden er mindre, er bredden af ​​det lyse bånd (y) mindre.

Denne udtalelse er forkert.

(4) Flyt skærmen tættere på gitteret

At flytte skærmen tættere på gitteret betyder at reducere L. Baseret på ovenstående formel, hvis afstanden mellem gitteret og skærmen (L) er mindre, er bredden af ​​det lyse bånd (y) mindre.

Denne udtalelse er forkert.

2. Lysdiffraktion

I et lysdiffraktionseksperiment med et gitter på 4.500 linjer.cm⁻¹ ^, på en skærm placeret i afstanden L fra gitteret, er afstanden til det andenordens lyse bånd 1 mm. Hvis det anvendte gitter erstattes med et andet gitter, der har 5.400 linjer.cm⁻¹ ^, så er afstanden til det andenordens lyse bånd målt fra det centrale lyse bånd...

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

C. 1,2 mm

D. 1,6 mm

Ø. 2,2 mm

Diskussion

Det er kendt, at:

d ₁ = 1 / (4500 linjer / cm) = 1/4500 cm

n² = ₁

y ₁ = 1 mm = 0,1 cm

d2 = 1 / (5400 linjer / cm ₎ = 1/5400 cm

n² = ₂

Spurgt: y ₂

Svar:

Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):

d sin θ = n λ

Spaltens bredde er meget lille sammenlignet med afstanden mellem spalten og skærmen, så vinklen er meget lille. Vinklen er så lille, at værdien af ​​sin theta er tæt på tangent theta.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d (y / L) = n λ

dy = nλL

Information :

d = spaltebredde, y = afstanden mellem det centrale lys og det n'te ordens lys, n = orden, λ = bølgelængde, L = afstanden mellem gitteret og skærmen.

Eksperiment 1:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/4500)(0,1) = (2) λ L

0,1 / 4500 = (2) λ L

0,1 / (2)(4500) = λ L

0,1 / 9000 = λ L

Eksperiment 2:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/5400)(y² ₎ = (2) λL

y² _/ 5400 = (2) λL

y² _/ ( 2)(5400) = λL

y² _{/ 10.800} = λL

Den anvendte bølgelængde af lys (λ) er den samme, og afstanden mellem gitteret og skærmen (L) er også den samme.

λ₁ = λ₁

0,1 / 9000 = _y² / 10.800

(0,1)(10.800) = ( _y² )(9000)

1080 = y² ₍ 9000)

y² = 1080 / ₉₀₀₀

y² = _0,12 cm

y² = _1,2 mm

Det rigtige svar er C.

Lysinterferens

3. To smalle spalter adskilt af en afstand på 2 mm belyses vinkelret. På en skærm 1 meter fra spalterne dannes en fjerde lysende linje, der er placeret 1 mm fra den centrale lysende linje. Bølgelængden af ​​det anvendte lys er…

A. 24 x ^10-6 m

B. 8,0 x ^10-6 m

C. 3,7 x ^10-6 m

D. 2,0 x ^10-6 m

Ø. 0,5 x ^10-6 m

Diskussion

Det er kendt, at:

Afstand mellem slidser (d) = 2 mm = 2 x ^10-3 meter

Orden (n) = 4

Afstand mellem skærm og mellemrum (l) = 1 meter

Afstanden fra den 4. klare linje til den centrale klare linje (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^meter = ^10⁻³ meter

Spørgsmål: Lysbølgelængde ( λ)

Svar:

Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):

d sin θ = n λ

Afstanden mellem spalterne er mindre end afstanden mellem spalterne og skærmen, så vinklen er meget lille. Vinklen er meget lille, så værdien af ​​sin θ er tæt på ta ngen θ.

Lysets bølgelængde ( λ):

Det rigtige svar er E.

4. I Youngs eksperiment blev der anvendt to smalle spalter, hver 3 mm fra hinanden, og en skærm blev placeret 1 m fra spalterne. Hvis det sjette lys produceres i en afstand af 1 mm fra det centrale lys, så er bølgelængden af ​​det anvendte lys...

A. 0,5 x ^10-6 m

B. 2,0 x ^10-6 m

C. 3,7 x ^10-6 m

D. 8,0 x ^10-6 m

Ø. 24 x ^10-6 m

Diskussion

Det er kendt, at:

Afstand mellem slidser (d) = 3 mm = 3 x ^10-3 meter

Orden (n) = 6

Afstand mellem skærm og mellemrum (l) = 1 meter

Afstanden fra den 6. klare linje til den centrale klare linje (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^meter = ^10⁻³ meter

Spørgsmål: Lysbølgelængde ( λ)

Svar:

Lysets bølgelængde ( λ):

Det rigtige svar er A.

Karakteristika for lysbølger

5. Bølgernes karakteristika:

(1) longitudinel bølgeform

(2) kan brydes

(3) kan forstyrre

(4) kan polariseres

(5) dens udbredelse kræver et medium

Ovenstående udsagn, som er et kendetegn for lysbølger, er antallet ...

A. (1), (2) og (3)

B. (1), (2) og (4)

C. (1), (3) og (5)

D. (2), (3) og (4)

E. (2), (2) og (5)

Diskussion

Det rigtige svar er D.

6. Spørgsmål nr. 29 til den nationale eksamen i fysik/SMA 2015/2016

Vær opmærksom på følgende udsagn!

(1) Kan forstyrre

(2) Oplevelse af polarisering

(3) Oplevelse af diffraktion

(4) Krybning uden medium

(5) Kan reflekteres

Den korrekte udtalelse ovenfor om lydbølgers egenskaber er...

A. (1), (2) og (3)

B. (1), (3) og (5)

C. (1), (4) og (5)

D. (2), (3) og (4)

E. (3), (4) og (5)

Diskussion

(2) Polarisering opleves af transversale bølger. Lydbølger er longitudinale bølger.

(4) Bølger, der udbreder sig uden et medium, er kun elektromagnetiske bølger, lydbølger er mekaniske bølger, der kræver et medium for at udbrede sig.

Det rigtige svar er B.

Diffraktionsgitter

7. Et diffraktionsgitter har 4.000 linjer pr. cm. Monokromatisk lys skinner på gitteret og producerer en andenordens lys linje. Hvis afvigelsesvinklen er 30 ^° , er lysets bølgelængde… (1 Å = ^10⁻⁴ m)

A. 8.000 Å

B. 6.250 Å

Ca. 5.000 Å

D. 4.500 Å

Ø. 4.000 Å

Diskussion

Det er kendt, at:

Gitterkonstant (d) = 1 / (4000 linjer / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10-4 ^cm = 2,5 x ^10-6 meter

Orden (n) = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = ^{10⁻⁴⁻¹⁰⁰} m

Spørgsmål: Lysbølgelængde (λ)

Svar:

Det rigtige svar er B.

8. En monokromatisk lysstråle med en bølgelængde på 2,5.10 x 7⁻⁶ ^m rammer et gitter bestående af 10.000 ridser/cm. Hvad er vinklen for den andenordens klare linje?

A. 30 ^o

B. 37 ^grader

C. 45 ^grader

D. 53 ^o

Ø. 60 ^grader

Diskussion

Det er kendt, at:

Gitterkonstant (d) = 1 / (10.000 linjer / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10-4 ^cm = 1 x ^10-6 meter

Orden (n) = 2

Lysbølgelængde (λ) = 2,5 x ^10⁻⁶ meter

Spurgt: Vinkel (θ)

Svar:

Det rigtige svar er A.

9. Dobbeltspalteinterferens

En gul lysstråle falder på to spalter, hvilket forårsager synlig interferens på skærmen. Fra følgende udsagn:

(1) Det lyse bånd bliver bredere, hvis gult lys erstattes af blåt

(2) Det lyse bånd vil blive bredere, hvis afstanden mellem spalterne reduceres.

( 3) Jo længere væk fra det centrale lys, desto mindre er intensiteten.

(4) jo længere væk fra det centrale lys, jo konstant forbliver intensiteten.

Den korrekte udtalelse er…

A. (1), (3) og (4)

Kun B. (1) og (3)

Kun C. (1) og (4)

Kun D. (2) og (3)

Kun E. (2) og (4)

Diskussion

Afstanden mellem spalterne er mindre end afstanden mellem spalterne og skærmen, så vinklen er meget lille. Vinklen er meget lille, så værdien af ​​sin θ er tæt på ta ngen θ.

Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens)

Information :

d = afstanden mellem spalterne, y = afstanden fra den n'te lyse linje fra den centrale lyse linje, l = afstanden mellem skærmen og spalten, n = orden, λ = lysets p bølgelængde.

(1) Det lyse bånd bliver bredere, hvis gult lys erstattes af blåt

Baseret på denne formel er antallet af klare linjer (n) omvendt proportionalt med bølgelængden ( λ). Hvis bølgelængden er mindre, er antallet af klare linjer (n) større. Gult lys har en længere bølgelængde (lavere frekvens) end blåt lys. Hvis gult lys erstattes med blåt lys, er bølgelængden mindre, så antallet af klare linjer (n) er større.

Denne udtalelse er sand.

(2) Det lyse bånd vil blive bredere, hvis afstanden mellem spalterne reduceres.

Baseret på ovenstående formel er afstanden mellem spalterne (d) direkte proportional med antallet af lyse linjer (n). Hvis afstanden mellem spalterne reduceres, vil antallet af lyse linjer (n) falde.

Denne udtalelse er forkert.

(3) Jo længere væk fra det centrale lys, desto mindre er intensiteten.

Intensiteten er relateret til lysstyrkeniveauet. Intensiteten er omvendt proportional med afstanden; jo større afstanden er, desto lavere er intensiteten (jo svagere lys).

Denne udtalelse er sand.

(4) Jo længere væk fra det centrale lys, jo konstant forbliver intensiteten.

Denne udtalelse er forkert.

Det rigtige svar er B.

10. En monokromatisk lysstråle med en bølgelængde på 5.10-7 ^m er rettet vinkelret på gitteret. Hvis afstanden mellem skærmen og gitteret er 2 m, og et lys af tredje orden falder på skærmen i en afstand af 150 cm fra det centrale lys, så er afstanden mellem spalterne….

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

Diskussion

Det er kendt, at:
Bølgelængde (λ) = 5 x 10^-7 meter
l = 2 meter
n = 3
y = 150 cm = 1,5 meter
Spurgte: gitterkonstant
Svar:

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

Afstand mellem mellemrum:
d sin θ = n λ
d (75.10^-2) = (3)(5.10^-7)
d (75.10^-2) = 15.10^-7
d = (15.10^-7) / (75.10^-2)
d = (15/75).10^-5
d = (1/5)(10^-5) meter
d = (0,2)(10^-5) meter
d = 2.10^-6 meter
Det rigtige svar er C.

11. En monokromatisk lysstråle med en bølgelængde på 500 nm (1 nano = 10⁻⁶ ⁾ rammer vinkelret på gitteret . Hvis det fjerde lys danner en afbøjningsvinkel på 30 ^° , er antallet af linjer pr. cm af gitteret….

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

Diskussion
Det er kendt, at:
Bølgelængde (λ) = 500.10^-9 meter = 5.10^-7 meter
θ = 30^o
n = 4
Spurgte: antal linjer pr. cm gitter
Svar:
Afstand mellem mellemrum:
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
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  meter

Antal linjer pr. cm gitter:
x = 1/4.10^-6  meter
x = 0,25.10⁶ linje / meter
x = 0,25.10⁶ linje / 10² cm
x = 0,25.10⁴ linje / cm
x = 25.10² linje / cm
x = 2500 linjer / cm
Det rigtige svar er B.

Spørgsmålskilde:

2015/2016 SMA/MA Fysik FN-spørgsmål