Ekzemploj de demandoj kaj formuloj por lumondoj en fizika optiko
Karakterizaĵoj de lumo
1. Lumo estas elektromagneta ondo, tial lumo….
A. Ne spertas reflekton
B. Ne spertas refrakton
C. Ne postulas disvastiĝan medion
D. Ne portas energion en sia disvastiĝo
Diskuto
Lumo estas ondo, tial ĝi spertas reflekton, refrakton, kaj portas energion dum sia disvastiĝo, same kiel aliaj ondoj. Lumo estas elektromagneta ondo, do ĝi ne bezonas medion por disvastiĝo.
La ĝusta respondo estas C.
2. Atentu la jenan deklaron:
1. Lumo moviĝas laŭ rekta linio
2. Lumo estas elektromagneta ondo
3. Lumo povas esti absorbita
4. Lumo portas elektran ŝargon
La ĝusta aserto pri la ecoj de lumo estas...
A. deklaro 1 nur
B. deklaroj 1 kaj 2
C. deklaroj 1, 2 kaj 3
D. ĉiuj asertoj estas veraj
Diskuto
1. Lumo moviĝas laŭ rekta linio.
Tiu ĉi aserto veras ĉar kvankam lumo moviĝas kiel transversa ondo, la lumvojo estas rekta linio. En la temo de geometria optiko (reflekto kaj refrakto de lumo), lumo estas prezentita kiel radio kies moviĝvojo estas rekta linio.
2. Lumo estas elektromagneta ondo:
Ĉi tiu aserto veras ĉar lumo estas elektromagneta ondo, kie la disvastiĝo de lumo ne bezonas medion.
3. Lumo povas esti absorbita:
Tiu ĉi aserto estas vera. Lumo estas speco de elektromagneta ondo. Ĉiuj ondoj, kaj mekanikaj kaj elektromagnetaj, portas energion dum ili vojaĝas de unu loko al alia. Tial, iom da lumenergio povas esti absorbita de la medio tra kiu ĝi pasas. Ekzemple, kiam lumo vojaĝas al ebena spegulo, plejparto de la lumo estas reflektita, sed malgranda parto estas absorbita de la spegulo.
4. Lumo portas elektran ŝargon:
Tiu ĉi aserto estas malvera. Lumo estas elektromagneta ondo, kaj elektromagnetaj ondoj estas produktitaj per oscilantaj elektraj kaj magnetaj kampoj. Elektromagnetaj ondoj estas elsenditaj per akcelantaj elektraj ŝargoj.
La ĝusta respondo estas C.
Perfekta reflekto
3. La bildo dekstre montras diamantan juvelŝtonon, kiu estas tre multekosta ĉar la lumo reflektita de la diamanto estas tiel brileta. Ĉi tiu fenomeno estas kaŭzita de...
A. perfekta refrakto kie lumo eniras de malpli densa medio al pli densa medio
B. perfekta refrakto kie la angulo de incidenco estas pli malgranda ol la randangulo
C. perfekta reflekto kie la lumo venas de malpli densa medio al pli densa medio
D. perfekta reflekto kie la angulo de incidenco estas pli granda ol la lima angulo
Diskuto
La lumo de diamanto ŝajnas brili pro lumdisperso kaj perfekta reflekto. Perfekta reflekto okazas kiam lumo moviĝas de medio kun pli alta refrakta indico al unu kun pli malalta refrakta indico. Ekzemple, lumo moviĝas de diamanto (kun pli alta refrakta indico) al aero (kun pli malalta refrakta indico). Por plu kompreni tion, ekzamenu la suban bildon.
Kiam lumo moviĝas de medio kun granda refrakta indico al medio kun malgranda refrakta indico, la lumo estas fleksita for de la normalo. Se la incida angulo (i) estas pli granda, tiam la refrakta angulo (r) estas pli granda. Ĉe certa incida angulo, la refrakta angulo estas 90°. La incida angulo kiam la refrakta angulo estas 90° estas nomata la kritika angulo (θk) aŭ lima angulo. Se la incida angulo estas pli granda ol la kritika angulo aŭ lima angulo, tiam neniu lumo estas refraktita; ĉiu lumo estas reflektita.
La ĝusta respondo estas D.
4. Demandoj de la Nacia Scienca Olimpiko 2011 por Mezlernejoj je Regenteca/Urba Nivelo N-ro 39
La jena fenomeno, kiu estas simptomo de perfekta reflekto, estas….
A. ĉielarko
B. miraĝo
C. kolora lago
D. astigmatismo
Diskuto
Miraĝo nomiĝas perfekta reflekta fenomeno ĉar en ĉi tiu procezo, neniu lumo venanta de la aero estas refraktita de la vojsurfaco sed ŝajnas kvazaŭ la tuta lumo estas reflektita de la vojsurfaco. Miraĝoj okazas ĉar lumo vojaĝas tra tavoloj de aero, kiuj havas malsamajn refraktajn indicojn pro la malsamaj densecoj de ĉi tiuj tavoloj de aero. En realeco, lumo ne estas reflektita de la vojsurfaco sed estas refraktita (fleksita) de tavoloj de aero, kiuj havas malsamajn refraktajn indicojn.
La ĝusta respondo estas B.
5. Demandoj de la Nacia Scienca Olimpiko 2010 por Mezlernejoj je Regenteca/Urba Nivelo N-ro 30
La vido de naftomakulo sur la surfaco de asfalta vojo en varmega tago estas esence totala reflekta okazaĵo ĉar...
A. La refrakta indico de la supraj tavoloj de aero estas pli granda ol tiu de la malsupraj tavoloj.
B. La refrakta indico de la supraj tavoloj de aero estas pli malgranda ol la malsupraj tavoloj.
C. Akvogutoj reflektas malsamajn kolorojn laŭ malsamaj reflektaj anguloj.
D. Akvogutoj refraktas malsamajn kolorojn laŭ malsamaj refraktaj anguloj.
Diskuto
Scenejo kiel naftomakulo sur asfalta vojo dum varmega tago estas ekzemplo de miraĝo. Miraĝoj okazas pro la diferenco en refrakta indico inter la aertavolo proksime al la vojo kaj la aertavolo super ĝi.
En varmega tago, la vojsurfaco varmigas la aeron rekte super ĝi, igante la aertavolon rekte super la vojsurfaco pli varma ol la aertavolo pli suprenflue. La pli varma aertavolo spertas pli grandan volumenan ekspansion, igante ĝin malpli densa (pli malalta denseco). Male, la malpli varma aertavolo super ĝi spertas malpli da volumena ekspansio, igante ĝin pli densa (pli alta denseco). Do la pli malalta aertavolo estas malpli densa, dum la supra aertavolo estas pli densa.
Ĉar la tavolo de aero sube (pli proksime al la vojsurfaco) estas malpli densa, lumo moviĝas pli rapide kiam ĝi trapasas ĝin, dum la tavolo de aero supre estas pli densa, do lumo moviĝas pli malrapide kiam ĝi trapasas ĝin.
La formulo por la refrakta indico estas: n = c / v, kie n estas la refrakta indico, c = lumrapideco en vakuo = konstanto = 3 x 108 m/s, v = lumrapideco en la medio. Surbaze de ĉi tiu formulo, c estas fiksita tiel ke se v pligrandiĝas, tiam n pligrandiĝas kaj inverse se v malpligrandiĝas, tiam n pligrandiĝas.
Lumo moviĝas pli rapide en la pli malalta aertavolo (granda v) tiel ke la pli malalta aertavolo havas pli malgrandan refraktan indekson (malgranda n), dum lumo moviĝas pli malrapide en la supra aertavolo (malgranda v) tiel ke la supra aertavolo havas pli grandan refraktan indekson (granda n).
La ĝusta respondo estas A.
refrakta indico
6. Videbla lumfasko havas ondolongon de 510 nm en aero. Se la lumfasko eniras medion kun refrakta indico de 1,5, ĝia ondolongo ŝanĝiĝas al….
A. 680 nm
B. 510 nm
Ĉ. 340 nm
D. 170 nm
Diskuto
Estas konate, ke:
Ondolongo (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 metro
Refrakta indico (n) = 1,5
Demando: La ondolongo (λ) ŝanĝiĝas al….
Respondo:
La ondolongo (λ) ŝanĝiĝas al 340 nanometroj.
La ĝusta respondo estas C.
7. Fiŝo videblas ĉe la fundo de klara naĝejo, la profundo de la naĝejo estas 2 metroj, la refrakta indico de la naĝejo estas 4/3. Se la fiŝo videblas preskaŭ perpendikulare al la surfaco de la naĝejo, kiom malproksime la fiŝo estas videbla de la surfaco de la naĝejo?
A. 1 metron de la surfaco de la naĝejo
B. 1,5 metrojn de la surfaco de la naĝejo
C. 2 metrojn de la surfaco de la naĝejo
D. 2,67 metrojn de la surfaco de la naĝejo
Diskuto
Estas konate, ke:
Refrakta indico de la naĝejo = 4/3
Profundo de la naĝejo = 2 metroj
Demando: Kiom malproksime oni povas vidi la fiŝojn de la surfaco de la lageto?
Respondo:
Ŝajna distanco = 1 : n (reala distanco)
Ŝajna distanco = 1 : 4/3 (2 metroj)
Ŝajna distanco = 1 x 3/4 (2 metroj)
Ŝajna distanco = 3/4 (2 metroj)
Ŝajna distanco = 6/4
Ŝajna distanco = 1,5 metroj
La distanco de la videbla fiŝo de la surfaco de la lageto = 1,5 metroj
La ĝusta respondo estas B.
8. Lumo povas esti transdonita en kanalo, kies refrakta indico relative al la ĉirkaŭaĵo estas….
A. > 1
B. = 1
C. < 1
D. = 0
Diskuto
Refrakta indico de vakuo = 1,0000
La refrakta indico de medio estas pli granda ol la refrakta indico de vakuo.
La ĝusta respondo estas A.
Disperso de lumo
9. La angulo de disperso estas la angulo inter du koloroj de monokromata lumo, kiu okazas en la okazo de...
A. polarigo de lumo
B. lumsorbado
C. disperso de lumo
D. difrakto de lumo
Diskuto
Monokromata lumo estas lumo, kiu havas unuopan koloron aŭ ondolongon. Blanka lumo, kiel sunlumo, estas kombinaĵo de ĉiuj koloroj, ĉiu kun malsama ondolongo aŭ frekvenco. La divido de blanka lumo en la videblan spektron (ruĝa, oranĝa, flava, verda, blua, indiga kaj viola) nomiĝas lumdisperso.
Lumdisperso povas esti atingita per prismoj, akvogutoj aŭ aliaj objektoj. Ĉielarkoj estas ekzemplo de lumdisperso en ĉiutaga vivo, kie sunlumo estas disigita per pluveroj.
La ĝusta respondo estas C.
10. Demandoj de la Nacia Scienca Olimpiko 2011 por Mezlernejoj je Regenteca/Urba Nivelo N-ro 60
Ĉielarko aperas kiel bunta rubando formita kiel parta cirklo. La ĝusta ordo de la kvar ĉielarkaj koloroj sube, de la plej malgranda ĝis la plej granda radiuso, estas...
A. ruĝa, oranĝa, flava, verda
B. blua, viola, verda, flava
C. verda, blua, indiga, viola
D. indigo, blua, verda, flava
Diskuto
La ordo de la ĉielarkaj koloroj estas ruĝa, oranĝa, flava, verda, blua, indiga kaj viola.
Ruĝa lumo havas la plej longan ondolongon, dum viola lumo havas la plej mallongan. La dekliniĝo de ĉiu koloro de lumo dependas de ĝia ondolongo.
Kiam blanka sunlumo estas disigita per pluveroj, lumo kun pli longaj ondolongoj estas malpli deviigita, dum lumo kun pli mallongaj ondolongoj estas pli deviigita. Ruĝa lumo estas malplej deviigita ĉar ĝia ondolongo estas pli longa, dum viola lumo estas plej deviigita ĉar ĝia ondolongo estas pli mallonga, kiel montrite en la suba diagramo. Tiel, la okulo de la observanto vidas la ruĝan lumon supre kaj la violan lumon sube.
Ĉiuj koloroj de ĉielarka lumo estas parte cirklaj laŭ formo, kie la ruĝa cirklo de lumo estas supre, do ĝi havas la plej grandan radiuson, dum la purpura cirklo de lumo estas sube, do ĝi havas la plej malgrandan radiuson.
La ordo de helkoloroj de la plej granda radiuso ĝis la plej malgranda radiuso estas ruĝa, oranĝa, flava, verda, blua, indiga, viola.
La ĝusta respondo estas D.
11. La helaj koloroj de la olea tavolo sur la akvosurfaco okazas pro la evento...
A. interfero
B. polusiĝo
C. dispersi
D. difrakto
Diskuto
La ĝusta respondo estas C.
