Egzanp Kesyon sou Diskisyon Limyè Vizib
Pendahuluan
Limyè vizib se pòsyon spectre elektwomayetik la ki vizib pou je imen an. Gam longèdonn limyè vizib la se apeprè 380 a 740 nanomèt. Limyè sa a konsiste de plizyè koulè ke yo ka separe atravè refraksyon oswa difraksyon. Fenomèn sa a souvan etidye nan fizik, patikilyèman nan chapit sou optik.
Limyè se yon fòm enèji esansyèl nan lavi chak jou epi li se yon sijè kle nan plizyè pwoblèm fizik. Nan atik sa a, nou pral diskite sou plizyè pwoblèm egzanp ak kijan pou rezoud yo ki gen rapò ak limyè vizib.
Egzanp Kesyon ak Diskisyon
Kesyon 1: Espèk Limyè Blan
Yo itilize yon prism an vè pou separe yon reyon limyè blan an koulè konpozan li yo. Bay lis spectre koulè ki soti nan refraksyon limyè blan an atravè prism nan, soti nan longèdonn ki pi kout la rive nan longèdonn ki pi long lan.
Diskisyon:
Limyè blan an konpoze de diferan koulè ki gen diferan longèdonn. Lè limyè blan an pase nan yon prism, chak eleman koulè pliye nan yon ang diferan selon longèdonn li. Lòd koulè yo soti nan longèdonn ki pi kout la rive nan longèdonn ki pi long lan se:
1. Vyolèt
2. Ble
3. Vèt
4. Jòn
5. Zoranj
6. Wouj
Vyolèt gen longèdonn ki pi kout la (~380 nm) epi li devye pi plis la, alòske wouj gen longèdonn ki pi long la (~700 nm) epi li devye pi piti a.
Kesyon 2: Endis Refraksyon
Yon limyè monokromatik ak yon longèdonn 600 nm nan yon milye dlo ak yon endis refraksyon \(n\). Limyè a antre nan yon dezyèm milye, sètadi vè ak yon endis refraksyon 1,5. Kalkile ang refraksyon an si ang ensidans lan nan dlo a se 30 degre. Endis refraksyon dlo a se 1,33.
Diskisyon:
Sèvi ak lalwa Snell la, ki deklare ke:
\[ n_1 \sin θ1 = n_2 \sin θ2 \]
Bay:
– Endis refraksyon dlo a, \(n_1 = 1,33 \)
– Endis refraksyon vè a, \(n_2 = 1,5 \)
– Ang ensidans nan dlo, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Kidonk:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
Piske \(\sin 30^\circ = 0,5\), ranplase nan ekwasyon an:
1,33 fwa 0,5 = 1,5 sin θ2
0,665 = 1,5 \sin \theta_2
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
sin θ2 = 0,4433
Jwenn ang refraksyon an \( \theta_2 \):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \anviwon 26,4^\circ \]
Kidonk, ang refraksyon an nan vè a \( \theta_2 \) se anviwon 26,4 degre.
Kesyon 3: Entèferans limyè
De fant paralèl etwat, separe pa yon distans \(d = 0,1\) mm, yo eklere pa yon reyon limyè monokromatik ak yon longèdonn \(\lambda = 500\) nm. Reyon limyè a pwodui yon modèl entèferans sou yon ekran 2 m soti nan fant yo. Kalkile distans ki genyen ant de bann klere youn apre lòt sou ekran an.
Diskisyon:
Sèvi ak ekwasyon an pou distans ki genyen ant de bann klere youn apre lòt nan yon modèl entèferans de fant:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]
Bay:
– Longèdonn limyè a, \( \lambda = 500 \times 10^{-9} \) mèt
– Distans ant fant lan ak ekran an, \( L = 2 \) mèt
– Distans ki genyen ant de fant yo, \( d = 0,1 \times 10^{-3} \) mèt
Ranplase valè sa yo:
\[ Δy = \frac{500 \times 10^{-9} \text{ m} \times 2 \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
Δy = (1000 × 10^{-9} m) / (0,1 × 10^{-3} m)
\[ Δy = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]
Kidonk, distans ki genyen ant de bann klere youn apre lòt sou ekran an se 0,01 mèt oswa 1 cm.
Kesyon 4: Difraksyon Limyè
Limyè ki gen yon longèdonn \( \lambda = 600 \) nm pase nan yon sèl fant ki gen yon lajè \(a = 0,02 \) mm. Modèl difraksyon ki kapab lakòz la kaptire sou yon ekran 3 mèt lwen fant lan. Kalkile lajè premye bann nwa a soti nan sant modèl difraksyon an.
Diskisyon:
Sèvi ak ekwasyon an pou lajè premye bann nwa a (modèl difraksyon yon sèl fant):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
Pou premye bann nwa a, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \times 600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
Sibstitisyon valè yo:
\[ y = \frac{600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 90000 \ fwa 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Kidonk, lajè premye bann nwa a soti nan sant modèl difraksyon an se 0,09 mèt oswa 9 cm.
Konklizyon
Limyè vizib se rejyon nan spectre elektwomayetik la ke je imen an ka obsève epi li enpòtan anpil pou fenomèn optik tankou refraksyon, entèferans ak difraksyon. Konprann konsèp debaz yo ak kapasite pou rezoud pwoblèm ki gen rapò ak fenomèn sa yo enpòtan anpil pou etidyan ak chèchè yo. Nan atik sa a, nou te revize plizyè pwoblèm egzanp, ak eksplikasyon, pou ede nou konprann kijan limyè vizib la kominike avèk yon mwayen epi pwodui divès fenomèn optik. Avèk yon pi bon konpreyansyon, nou ka eksplore plis aplikasyon limyè vizib nan syans ak teknoloji.
