Példakérdések a fényhullámokról

11 példa a fényhullámokra

1. Diffrakciós rács

Figyelj a következő állításokra:

(1) Cserélje ki a rácsot egy olyanra, amely milliméterenként több vonalat tartalmaz.

(2) Kéktől sárgáig terjedő fény

(3) Változtassa a kibocsátott fényt pirosról zöldre

(4) Vigye közelebb a képernyőt a rácshoz

A diffrakciós ráccsal végzett kísérletben a fényes sáv szélességének növelésére irányuló erőfeszítés magában foglalja...

Vita

Dupla réses interferencia képlete (konstruktív interferencia):

A rés szélessége (d) nagyon kicsi a rés és a képernyő közötti távolsághoz (L) képest, így a szög nagyon kicsi. A szög olyan kicsi, hogy a sin értéke θ közeledő érintő θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Információ:

y = a fényes sáv szélessége, n = rendszám, λ = hullámhossz, L = a rács és a képernyő közötti távolság, d = a rés szélessége.

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

(1) Cserélje ki a rácsot egy olyanra, amely milliméterenként több vonalat tartalmaz.

Contoh:

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

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

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

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

Ezen számítás alapján, ha a milliméterenkénti vonalak száma nagyobb, akkor a rés szélessége (d) kisebb. A fenti képlet alapján, ha a rés szélessége (d) kisebb, akkor a világos sáv szélessége (y) nagyobb.

Ez az állítás igaz.

(2) Kéktől sárgáig terjedő fény

A kék fény frekvenciája nagyobb, mint a sárga fényé, és fordítva.

A kék fény hullámhossza kisebb, mint a sárga fényé.

Ha a fény kékből sárgába esik, akkor a hullámhossz nagyobb lesz.

A fenti képlet alapján, ha nagyobb a hullámhossz, a világos sáv (y) szélessége is nagyobb.

Ez az állítás igaz.

(3) Változtassa a kibocsátott fényt pirosról zöldre

A piros fény frekvenciája alacsonyabb, mint a zöld fényé, és fordítva.

A vörös fény hullámhossza hosszabb, mint a sárga fényé.

Ha a fény vörösből zöldbe esik, akkor a hullámhossz kisebb lesz.

A fenti képlet alapján, ha a hullámhossz kisebb, a fényes sáv (y) szélessége is kisebb.

Ez az állítás téves.

(4) Vigye közelebb a képernyőt a rácshoz

A képernyő rácshoz közelebb helyezése L értékének csökkentését jelenti. A fenti képlet alapján, ha a rács és a képernyő közötti távolság (L) kisebb, a világos sáv (y) szélessége is kisebb.

Ez az állítás téves.

2. A fény diffrakciója

Egy 4.500 vonalcm-es ráccsal végzett fénydiffrakciós kísérletben^-1egy, a rácstól L távolságra elhelyezett képernyőn a másodrendű fényes sávok közötti távolság 1 mm-nek tűnik. Ha a használt rácsot egy másik, 5.400 vonal/cm²-es ráccsal helyettesítjük^-1, akkor a második fényes sáv távolsága a középső fényes sávtól mérve…

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

Kb. 1,2 mm

Átmérő: 1,6 mm

E. 2,2 mm

Vita

Köztudott, hogy:

d₁ = 1 / (4500 vonal / cm) = 1/4500 cm

n₁ = 2

y₁ = 1 mm = 0,1 cm

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

n₂ = 2

Kérdezte: y₂

Válasz:

Dupla réses interferencia képlete (konstruktív interferencia):

d bűn θ = nλ

A rés szélessége nagyon kicsi a rés és a képernyő közötti távolsághoz képest, így a szög is nagyon kicsi. A szög olyan kicsi, hogy a sin theta értéke közel van a tangens thétához.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d bűn θ = nλ

d (é / h) = nλ

dy = nλL

Információ:

d = rés szélessége, y = a központi fény és az n-edik rendű fény közötti távolság, n = rend, λ = hullámhossz, L = a rács és az ernyő közötti távolság.

1. kísérlet:

d₁ y₁ =n₁ λL

(1/4500)(0,1) = (2) λ⁻L

0,1 / 4500 = (2) λL

0,1 / (2)(4500) = λL

0,1 / 9000 = λL

2. kísérlet:

d₂ y₂ =n₂ λL

(1/5400)(év)₂) = (2) λL

y₂ / 5400 = (2) λ₁L

y₂ / (2)(5400) = λL

y₂ / 10 800 = λL

A felhasznált fény hullámhossza (λ) azonos, és a rács és az ernyő közötti távolság (L) is azonos.

λL = λL

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

A helyes válasz a C.

Fényinterferencia

3. Két keskeny, egymástól 2 mm távolságra lévő rést merőlegesen világítanak meg. A résektől 1 méterre lévő képernyőn egy negyedik fényes vonal alakul ki, amely 1 mm-re található a középső fényes vonaltól. A használt fény hullámhossza…

A. 24 x 10^-6 m

B. 8,0 x 10^-6 m

Kb. 3,7 x 10^-6 m

D. 2,0 x 10^-6 m

E. 0,5 x 10^-6 m

Vita

Köztudott, hogy:

Rések közötti távolság (d) = 2 mm = 2 x 10^-3 méter

Rend (n) = 4

A képernyő és a rés közötti távolság (l) = 1 méter

Távolság 4. világos vonal a központi fénytől (y) = 1 mm = 1 x 10^-3 méter = 10^-3 méter

Kérdezte: A fény hullámhossza (λ)

Válasz:

Dupla réses interferencia képlete (konstruktív interferencia):

d bűn θ = nλ

A rések közötti távolság kisebb, mint a rések és a képernyő közötti távolság, így a szög nagyon kicsi. A szög nagyon kicsi, így az érték bűn θ megközelítés tangen θ.

A fény hullámhossza (λ):

A helyes válasz az E.

4. Young kísérletében két keskeny rést használt, mindegyiket 3 mm távolságra egymástól, és egy ernyőt helyeztek el a résektől 1 m távolságra. Ha a hatodik fényt 1 mm távolságra állították elő a központi fénytől, akkor a használt fény hullámhossza...

A. 0,5 x 10^-6 m

B. 2,0 x 10^-6 m

Kb. 3,7 x 10^-6 m

D. 8,0 x 10^-6 m

E. 24 x 10^-6 m

Vita

Köztudott, hogy:

Rések közötti távolság (d) = 3 mm = 3 x 10^-3 méter

Rend (n) = 6

A képernyő és a rés közötti távolság (l) = 1 méter

Távolság 6. világos vonal a központi fénytől (y) = 1 mm = 1 x 10^-3 méter = 10^-3 méter

Kérdezte: A fény hullámhossza (λ)

Válasz:

A fény hullámhossza (λ):

A helyes válasz az A.

A fényhullámok jellemzői

5. A hullámok jellemzői:

(1) longitudinális hullámforma

(2) megtörhet

(3) zavarhatja

(4) polarizálható

(5) a szaporodásához közeg szükséges

A fenti állítás, amely a fényhullámok jellemzője, a szám…

A. (1), (2) és (3)

B. (1), (2) és (4)

C. (1), (3) és (5)

D. (2), (3) és (4)

E. (2), (2) és (5)

Vita

A helyes válasz a D.

6. 2015/2016 SMA/MA fizika országos vizsgakérdés 29. szám

Figyelj oda a következő állításra!

(1) Zavarhatja

(2) Polarizáció megtapasztalása

(3) Diffrakció megtapasztalása

(4) Kúszás közeg nélkül

(5) Visszaverhető

A hanghullámok tulajdonságaival kapcsolatos fenti állítás helyes:...

A. (1), (2) és (3)

B. (1), (3) és (5)

C. (1), (4) és (5)

D. (2), (3) és (4)

E. (3), (4) és (5)

Vita

(2) A polarizációt a transzverzális hullámok tapasztalják. A hanghullámok longitudinális hullámok.

(4) A közeg nélkül terjedő hullámok csak elektromágneses hullámok, a hanghullámok pedig mechanikai hullámok, amelyek terjedéséhez közeg szükséges.

A helyes válasz a B.

Diffrakciós rács

7. Egy diffrakciós rács 4.000 vonallal rendelkezik centiméterenként. Monokromatikus fény világít a rácsra, ami másodrendű fényes vonalat hoz létre. Ha az eltérés szöge 30°,^o, akkor a fény hullámhossza… (1 Å = 10^-10 m)

A. 8.000 Å

Kb. 6.250 Å

Kb. 5.000 Å

D. 4.500 Å

K. 4.000 Å

Vita

Köztudott, hogy:

Rácsállandó (d) = 1 / (4000 vonal / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10^-4 cm = 2,5 x 10^-6 méter

Rend (n) = 2

bűn 30^o = 0,5

1 Å = 10^-10 m

Kérdezte: A fény hullámhossza (λ)

Válasz:

A helyes válasz a B.

8. Egy 2,5.10 hullámhosszú, monokromatikus fénysugár^-7 m egy 10 000 vonás/cm sűrűségű rácson. Mekkora egy másodrendű világos vonal szöge?

A. 30^o

B. 37^o

C. 45^o

D. 53^o

E. 60.^o

Vita

Köztudott, hogy:

Rácsállandó (d) = 1 / (10.000 vonal / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10^-4 cm = 1 x 10^-6 méter

Rend (n) = 2

A fény hullámhossza (λ) = 2,5 x 10^-7 méter

Kérdezte: Szög (θ)

Válasz:

A helyes válasz az A.

9. Dupla réses interferencia

Egy sárga fénysugár esik két résbe, ami látható interferenciát okoz a képernyőn. A következő állításból:

(1) A világos sáv szélesebbé válik, ha a sárga fényt kék váltja fel

(2) A fényes sáv szélesebbé válik, ha a rések közötti távolság csökken.

(3) Minél távolabb van a központi fénytől, annál kisebb az intenzitás.

(4) minél távolabb van a központi fénytől, az intenzitás állandó marad.

A helyes állítás a következő…

A. (1), (3) és (4)

Csak a B. (1) és (3) bekezdésben foglaltak

Csak a C. (1) és (4) bekezdésben foglaltak szerint

Csak a D. (2) és (3) bekezdésben foglaltak

Csak az E. (2) és (4) bekezdésben foglaltak

Vita

A rések közötti távolság kisebb, mint a rések és a képernyő közötti távolság, így a szög nagyon kicsi. A szög nagyon kicsi, így az érték sin θ megközelítés tangen θ.

Dupla réses interferencia képlete (konstruktív interferencia)

Információ:

d = rések közötti távolság, y = jarak világos vonal n-ig a központi fénytől, l = a képernyő és a rés közötti távolság, n = rend, λ = pfény hullámhossza.

(1) A világos sáv szélesebbé válik, ha a sárga fényt kék váltja fel

Ezen képlet alapján a fényes vonalak száma (n) fordítottan arányos a g hosszúsággalhullámok (λ). Ha a hullámhossz kisebb, A világos vonalak száma (n) növekszik. A sárga fény hullámhossza hosszabb (alacsonyabb frekvenciájú), mint a kék fényé. Ha a sárga fényt kékre cseréljük, a hullámhossz rövidebb lesz, így a világos vonalak száma (n) növekszik.

Ez az állítás igaz.

(2) A fényes sáv szélesebbé válik, ha a rések közötti távolság csökken.

A fenti képlet alapján a rések közötti távolság (d) egyenesen arányos a fényes vonalak számával (n). Ha a rések közötti távolság csökken, a fényes vonalak száma (n) is csökkenni fog.

Ez az állítás téves.

(3) Minél távolabb van a központi fénytől, annál kisebb az intenzitás.

Az intenzitás a fényerő szintjével függ össze. Az intenzitás fordítottan arányos a távolsággal; minél nagyobb a távolság, annál alacsonyabb az intenzitás (annál halványabb a fény).

Ez az állítás igaz.

(4) Minél távolabb van a központi fénytől, az intenzitás állandó marad.

Ez az állítás téves.

A helyes válasz a B.

10. Egy 5.10 hullámhosszúságú monokróm fénysugár^-7 Az m merőleges a rácsra. Ha az ernyő és a rács közötti távolság 2 m, és a középső fénytől 150 cm távolságra a képernyőn harmadrendű fény esik, akkor a rések közötti távolság….

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

Vita

Köztudott, hogy:
Hullámhossz (λ) = 5 x 10^-7 méter
l = 2 méter
n = 3
y = 150 cm = 1,5 méter
Kérdezte: rácsállandó
Válasz:

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

Rések közötti távolság:
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) méter
d = (0,2)(10^-5) méter
d = 2.10^-6 méter
A helyes válasz a C.

11. 500 nm hullámhosszúságú monokromatikus fénysugár (1 nano = 10 nm)^-9) merőlegesen áll rácsHa a negyedik fény 30 fokos eltérési szöget zár be^o, a rács vonalak száma centiméterenként….

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

Vita
Köztudott, hogy:
Hullámhossz (λ) = 500.10^-9 méter = 5.10^-7 méter
θ = 30^o
n = 4
Kérdezte: vonalak száma centiméterenként a rácson
Válasz:
Rések közötti távolság:
d sin θ = n λ
d (bűn 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  méter

Vonalak száma centiméterenként a rácson:
x = 1/4.10^-6  méter
x = 0,25.10⁶ vonal / méter
x = 0,25.10⁶ sor / 10² cm
x = 0,25.10⁴ vonal / cm
x = 25.10² vonal / cm
x = 2500 vonal / cm
A helyes válasz a B.

Kérdés forrása:

2015/2016 SMA/MA Fizika ENSZ-kérdések