11 Beispiele für Lichtwellen
Beachten Sie die folgenden Aussagen:
(1) Ersetzen Sie das Raster durch ein Raster mit einer größeren Anzahl von Linien pro Millimeter.
(2) Licht, das von Blau nach Gelb abfällt
(3) Ändern Sie die Farbe des emittierten Lichts von Rot auf Grün.
(4) Bewegen Sie den Bildschirm näher an das Raster heran.
Zu den Maßnahmen zur Verbreiterung des hellen Bandes im Beugungsgitterexperiment gehört Folgendes:...
Diskussion
Doppelspalt-Interferenzformel (konstruktive Interferenz):
Die Spaltbreite (d) ist im Vergleich zum Abstand zwischen Spalt und Schirm (L) sehr klein, sodass der Winkel sehr klein ist. Der Winkel ist so klein, dass der Wert von sin θ nahe an tan θ liegt.
sin θ ≈ tan θ = y / L
Information:
y = Breite des hellen Streifens, n = Ordnung, λ = Wellenlänge, L = Abstand zwischen Gitter und Schirm, d = Spaltbreite.
d = 1 / (4000 Linien / cm) = 0,00025 cm
(1) Ersetzen Sie das Raster durch ein Raster mit einer größeren Anzahl von Linien pro Millimeter.
Contoh:
d = 1 / (1000 Linien / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (2000 Linien / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (3000 Linien / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (4000 Linien / cm) = 0,00025 cm
Gemäß dieser Berechnung gilt: Je größer die Anzahl der Linien pro Millimeter, desto kleiner die Spaltbreite (d). Gemäß der obigen Formel gilt: Je kleiner die Spaltbreite (d), desto größer die Breite des hellen Streifens (y).
Diese Aussage ist wahr.
(2) Licht, das von Blau nach Gelb abfällt
Blaues Licht hat eine höhere Frequenz als gelbes Licht, und umgekehrt.
Blaues Licht hat eine kürzere Wellenlänge als gelbes Licht.
Wenn der Farbton von Blau auf Gelb reduziert wird, vergrößert sich die Wellenlänge.
Gemäß der obigen Formel ist bei größerer Wellenlänge auch die Breite des hellen Streifens (y) größer.
Diese Aussage ist wahr.
(3) Ändern Sie die Farbe des emittierten Lichts von Rot auf Grün.
Rotes Licht hat eine niedrigere Frequenz als grünes Licht, und umgekehrt.
Rotes Licht hat eine längere Wellenlänge als gelbes Licht.
Wenn man Licht von Rot auf Grün umstellt, dann wird die Wellenlänge kleiner.
Gemäß der obigen Formel ist bei kleinerer Wellenlänge auch die Breite des hellen Streifens (y) kleiner.
Diese Aussage ist falsch.
(4) Bewegen Sie den Bildschirm näher an das Raster heran.
Durch das Annähern des Bildschirms an das Raster wird L verringert. Gemäß der obigen Formel ist die Breite des hellen Streifens (y) kleiner, wenn der Abstand zwischen Raster und Bildschirm (L) kleiner ist.
Diese Aussage ist falsch.
2. Beugung des Lichts
In einem Lichtbeugungsexperiment mit einem Gitter mit 4.500 Linien/ cm auf einem Schirm im Abstand L beträgt der Abstand des hellen Streifens zweiter Ordnung 1 mm. Wird das verwendete Gitter durch ein Gitter mit 5.400 Linien/cm ersetzt , so beträgt der Abstand des hellen Streifens zweiter Ordnung, gemessen vom zentralen hellen Streifen, …
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
C. 1,2 mm
D. 1,6 mm
E. 2,2 mm
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
d 1 = 1 / (4500 Linien / cm) = 1/4500 cm
n² = 1
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d² = 1 / (5400 Linien / cm) = 1 / 5400 cm
n² = 2
Gefragt: y 2
Antwort:
Doppelspalt-Interferenzformel (konstruktive Interferenz):
d sin θ = n λ
Die Spaltbreite ist im Vergleich zum Abstand zwischen Spalt und Schirm sehr klein, daher ist der Winkel sehr klein. Der Winkel ist so klein, dass der Wert von sin θ nahe am Wert von tan θ liegt.
sin θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = n λ L
Information :
d = Spaltbreite, y = Abstand zwischen dem zentralen Licht und dem Licht n-ter Ordnung, n = Ordnung, λ = Wellenlänge, L = Abstand zwischen dem Gitter und dem Schirm.
Experiment 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
Experiment 2:
d²y² = n²λL
(1/5400)(y 2 ) = (2) λ L
y 2 / 5400 = (2) λ L
y 2 / (2)(5400) = λ L
y² / 10.800 = λ L
Die verwendete Wellenlänge des Lichts (λ) ist gleich, und auch der Abstand zwischen dem Gitter und dem Schirm (L) ist gleich.
λ L = λ L
0,1 / 9000 = y² / 10.800
(0,1)(10.800) = ( y² )(9000)
1080 = y 2 (9000)
y² = 1080 / 9000
y 2 = 0,12 cm
y 2 = 1,2 mm
Die richtige Antwort ist C.
Lichtinterferenz
3. Zwei schmale, 2 mm voneinander entfernte Spalte werden senkrecht zueinander beleuchtet. Auf einem 1 Meter von den Spalten entfernten Schirm entsteht eine vierte helle Linie, die 1 mm von der zentralen hellen Linie entfernt liegt. Die Wellenlänge des verwendeten Lichts beträgt…
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
E. 0,5 x 10 -6 m
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Abstand zwischen den Spalten (d) = 2 mm = 2 x 10 -3 Meter
Ordnung (n) = 4
Abstand zwischen Schirm und Spalt (l) = 1 Meter
Abstand der 4. hellen Linie von der zentralen hellen Linie (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ Meter = 10⁻³ Meter
Frage: Wellenlänge des Lichts ( λ)
Antwort:
Doppelspalt-Interferenzformel (konstruktive Interferenz):
d sin θ = n λ
Der Abstand zwischen den Spalten ist kleiner als der Abstand zwischen den Spalten und dem Schirm, sodass der Winkel sehr klein ist. Der Winkel ist so klein, dass der Wert von sin θ nahe an tan θ liegt.
Wellenlänge des Lichts ( λ):
Die richtige Antwort ist E.
4. In Youngs Experiment wurden zwei schmale Spalte im Abstand von jeweils 3 mm verwendet, und ein Schirm befand sich 1 m von den Spalten entfernt. Wenn das sechste Licht in einem Abstand von 1 mm vom zentralen Licht erzeugt wird, dann beträgt die Wellenlänge des verwendeten Lichts …
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
E. 24 x 10 -6 m
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Abstand zwischen den Spalten (d) = 3 mm = 3 x 10 -3 Meter
Ordnung (n) = 6
Abstand zwischen Schirm und Spalt (l) = 1 Meter
Abstand der 6. hellen Linie von der zentralen hellen Linie (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ Meter = 10⁻³ Meter
Frage: Wellenlänge des Lichts ( λ)
Antwort:
Wellenlänge des Lichts ( λ):
Die richtige Antwort ist A.
Eigenschaften von Lichtwellen
5. Eigenschaften von Wellen:
(1) Longitudinale Wellenform
(2) kann brechen
(3) können stören
(4) kann polarisiert werden
(5) Seine Ausbreitung erfordert ein Medium
Die obige Aussage, die eine Charakteristik von Lichtwellen darstellt, ist die Zahl…
A. (1), (2) und (3)
B. (1), (2) und (4)
C. (1), (3) und (5)
D. (2), (3) und (4)
E. (2), (2) und (5)
Diskussion
Die richtige Antwort ist D.
6. Nationale Physikprüfung SMA/MA 2015/2016, Frage Nr. 29
Beachten Sie die folgende Aussage!
(1) Kann stören
(2) Polarisierung erleben
(3) Beugung erfahren
(4) Kriechen ohne Medium
(5) Kann reflektiert werden
Die obige Aussage über die Eigenschaften von Schallwellen ist korrekt: ...
A. (1), (2) und (3)
B. (1), (3) und (5)
C. (1), (4) und (5)
D. (2), (3) und (4)
E. (3), (4) und (5)
Diskussion
(2) Transversalwellen erfahren Polarisation. Schallwellen sind Longitudinalwellen.
(4) Nur elektromagnetische Wellen können sich ohne Medium ausbreiten; Schallwellen sind mechanische Wellen, die zur Ausbreitung ein Medium benötigen.
Die richtige Antwort ist B.
Beugungsgitter
7. Ein Beugungsgitter hat 4.000 Linien pro cm. Monochromatisches Licht fällt auf das Gitter und erzeugt eine helle Linie zweiter Ordnung. Beträgt der Ablenkwinkel 30 ° , so ist die Wellenlänge des Lichts … (1 Å = 10⁻¹⁰ m ).
A. 8.000 Å
B. 6.250 Å
C. 5.000 Å
D. 4.500 Å
E. 4.000 Å
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Gitterkonstante (d) = 1 / (4000 Linien / cm) = 0,00025 cm = 2,5 × 10⁻⁴ cm = 2,5 × 10⁻⁶ Meter
Ordnung (n) = 2
sin 30 o = 0,5
1 Å = 10⁻¹⁰ m
Frage: Wellenlänge des Lichts (λ)
Antwort:
Die richtige Antwort ist B.
8. Ein Strahl monochromatischen Lichts mit einer Wellenlänge von 2,5.10 × 7⁻⁷ m trifft auf ein Gitter mit 10.000 Linien/cm. Welchen Winkel hat die helle Linie zweiter Ordnung?
A. 30 o
B. 37 o
C. 45 o
D. 53 o
E. 60 o
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Gitterkonstante (d) = 1 / (10.000 Linien / cm) = 0,0001 cm = 1 × 10⁻⁴ cm = 1 × 10⁻⁶ Meter
Ordnung (n) = 2
Wellenlänge des Lichts (λ) = 2,5 x 10 -7 Meter
Gefragt: Winkel (θ)
Antwort:
Die richtige Antwort ist A.
9. Doppelspaltinterferenz
Ein gelber Lichtstrahl trifft auf zwei Spalte und erzeugt sichtbare Interferenz auf dem Schirm. Aus der folgenden Aussage:
(1) Der helle Streifen wird breiter, wenn gelbes Licht durch blaues Licht ersetzt wird.
(2) Der helle Streifen wird breiter, wenn der Abstand zwischen den Spalten verringert wird.
( 3) Je weiter entfernt vom zentralen Licht, desto geringer die Intensität.
(4) Je weiter man sich vom zentralen Licht entfernt, desto konstanter bleibt die Intensität.
Die korrekte Aussage lautet…
A. (1), (3) und (4)
B. Nur (1) und (3).
C. (1) und (4) nur
D. Nur (2) und (3).
E. (2) und (4) nur
Diskussion
Der Abstand zwischen den Spalten ist kleiner als der Abstand zwischen den Spalten und dem Schirm, sodass der Winkel sehr klein ist. Der Winkel ist so klein, dass der Wert von sin θ nahe an tan θ liegt.
Doppelspalt-Interferenzformel (konstruktive Interferenz)
Information :
d = Abstand zwischen den Spalten, y = Abstand der n-ten hellen Linie von der zentralen hellen Linie, l = Abstand zwischen Schirm und Spalt, n = Ordnung, λ = p Wellenlänge des Lichts.
(1) Der helle Streifen wird breiter, wenn gelbes Licht durch blaues Licht ersetzt wird.
Gemäß dieser Formel ist die Anzahl der hellen Linien (n) umgekehrt proportional zur Wellenlänge ( λ). Je kleiner die Wellenlänge, desto größer die Anzahl der hellen Linien (n). Gelbes Licht hat eine längere Wellenlänge (niedrigere Frequenz) als blaues Licht. Wird gelbes Licht durch blaues Licht ersetzt, ist die Wellenlänge kleiner, und somit ist die Anzahl der hellen Linien (n) größer.
Diese Aussage ist wahr.
(2) Der helle Streifen wird breiter, wenn der Abstand zwischen den Spalten verringert wird.
Gemäß der obigen Formel ist der Abstand zwischen den Spalten (d) direkt proportional zur Anzahl der hellen Linien (n). Wird der Abstand zwischen den Spalten verringert, nimmt die Anzahl der hellen Linien (n) ab.
Diese Aussage ist falsch.
(3) Je weiter entfernt vom zentralen Licht, desto geringer die Intensität.
Die Intensität hängt mit der Helligkeit zusammen. Sie ist umgekehrt proportional zur Entfernung; je größer die Entfernung, desto geringer die Intensität (desto schwächer das Licht).
Diese Aussage ist wahr.
(4) Je weiter man sich vom zentralen Licht entfernt, desto konstanter bleibt die Intensität.
Diese Aussage ist falsch.
Die richtige Antwort ist B.
10. Ein Strahl monochromatischen Lichts mit einer Wellenlänge von 5 × 10⁻⁷ m fällt senkrecht auf ein Gitter. Beträgt der Abstand zwischen Schirm und Gitter 2 m und tritt auf dem Schirm in einem Abstand von 150 cm vom zentralen Strahl ein Licht dritter Ordnung auf, so beträgt der Abstand zwischen den Spalten …
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Wellenlänge (λ) = 5 x 10-7 Meter
l = 2 Meter
n = 3
y = 150 cm = 1,5 Meter
Gefragt: Gitterkonstante
Antwort:
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Abstand zwischen den Lücken:
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
Die richtige Antwort ist C.
11. Ein Strahl monochromatischen Lichts mit einer Wellenlänge von 500 nm (1 nM = 10⁻⁹ nm ) fällt senkrecht auf das Gitter . Wenn der vierte Lichtstrahl einen Ablenkwinkel von 30 ° bildet , beträgt die Anzahl der Linien pro cm des Gitters …
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Wellenlänge (λ) = 500.10-9 Meter = 5.10-7 Meter
= 30o
n = 4
Gefragt: Anzahl der Linien pro cm Gitter
Antwort:
Abstand zwischen den Lücken:
d sin θ = n λ
d (sin 30o) = (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
Anzahl der Linien pro cm Gitter:
x = 1/4.10-6 Meter
x = 0,25.106 Leitung / Zähler
x = 0,25.106 Zeile / 102 cm
x = 0,25.104 Linie / cm
x = 25.102 Linie / cm
x = 2500 Linien/cm
Die richtige Antwort ist B.
Fragequelle:
2015/2016 SMA/MA Physik UN-Fragen
