Ֆիզիկական օպտիկայի լույսի ալիքի բանաձևը

Ֆիզիկական օպտիկայի մեջ լուսային ալիքների հարցերի և բանաձևերի օրինակներ

Լույսի բնութագրերը

1. Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է, հետևաբար լույս…

Ա. Չի զգում արտացոլում
Բ. Չի ենթարկվում ռեֆրակցիայի
Գ. Չի պահանջում տարածման միջավայր
Դ. Իր տարածման մեջ էներգիա չի կրում

Քննարկում
Լույսը ալիք է, հետևաբար, այն ենթարկվում է անդրադարձման, բեկման և տարածման ընթացքում, ինչպես մյուս ալիքները: Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է, հետևաբար տարածման համար միջավայր չի պահանջում:
Ճիշտ պատասխանը C-ն է։

2. Ուշադրություն դարձրեք հետևյալ հայտարարությանը.
1. Լույսը շարժվում է ուղիղ գծով
2. Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է
3. Լույսը կարող է կլանվել
4. Լույսը կրում է էլեկտրական լիցք
Լույսի հատկությունների վերաբերյալ ճիշտ պնդումն է...

Ա. միայն 1-ին հայտարարություն
Բ. 1 և 2 հայտարարություններ
Գ. 1, 2 և 3 հայտարարություններ
Դ. Բոլոր պնդումները ճշմարիտ են

Քննարկում
1. Լույսը շարժվում է ուղիղ գծով։
Այս պնդումը ճիշտ է, քանի որ չնայած լույսը շարժվում է լայնակի ալիքի նման, լույսի հետագիծը ուղիղ գիծ է։ Երկրաչափական օպտիկայի (լույսի անդրադարձում և բեկում) թեմայում լույսը պատկերվում է որպես ճառագայթ, որի շարժման հետագիծը ուղիղ գիծ է։
2. Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է։
Այս պնդումը ճիշտ է, քանի որ լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է, որտեղ լույսի տարածման համար միջավայր չի պահանջվում։
3. Լույսը կարող է կլանվել.
Այս պնդումը ճիշտ է։ Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիքի տեսակ է։ Բոլոր ալիքները, թե՛ մեխանիկական, թե՛ էլեկտրամագնիսական, էներգիա են կրում մեկ վայրից մյուսը անցնելիս։ Հետևաբար, լույսի էներգիայի մի մասը կարող է կլանվել այն միջավայրի կողմից, որով այն անցնում է։ Օրինակ, երբ լույսը շարժվում է դեպի հարթ հայելին, լույսի մեծ մասը անդրադարձվում է, բայց մի փոքր մասը կլանվում է հայելու կողմից։
4. Լույսը կրում է էլեկտրական լիցք։
Այս պնդումը սխալ է։ Լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է, և էլեկտրամագնիսական ալիքները առաջանում են տատանվող էլեկտրական և մագնիսական դաշտերից։ Էլեկտրամագնիսական ալիքները արձակվում են արագացող էլեկտրական լիցքերից։
Ճիշտ պատասխանը C-ն է։

Կատարյալ արտացոլում

3. Աջ կողմում գտնվող նկարում պատկերված է ադամանդե զարդ, որը շատ թանկ է, քանի որ ադամանդի անդրադարձած լույսը շատ փայլուն է։ Այս երևույթը պայմանավորված է…
Ա. կատարյալ բեկում, երբ լույսը անցնում է ավելի խիտ միջավայրից դեպի ավելի խիտ միջավայր
Բ. կատարյալ բեկում, որտեղ անկման անկյունը փոքր է սահմանային անկյունից
Գ. կատարյալ անդրադարձում, երբ լույսը գալիս է ավելի քիչ խիտ միջավայրից դեպի ավելի խիտ միջավայր
Դ. կատարյալ անդրադարձում, որտեղ անկման անկյունը մեծ է սահմանային անկյունից
Քննարկում
Ադամանդի լույսը, կարծես, փայլում է լույսի ցրման և կատարյալ անդրադարձման շնորհիվ: Կատարյալ անդրադարձում տեղի է ունենում, երբ լույսը տեղափոխվում է ավելի բարձր բեկման ցուցիչ ունեցող միջավայրից դեպի ավելի ցածր բեկման ցուցիչ ունեցող միջավայր: Օրինակ, լույսը ադամանդից (ավելի բարձր բեկման ցուցիչ ունեցող) տեղափոխվում է օդ (ավելի ցածր բեկման ցուցիչ ունեցող): Սա ավելի լավ հասկանալու համար ուսումնասիրեք ստորև բերված պատկերը:

Երբ լույսը մեծ բեկման ցուցիչ ունեցող միջավայրից անցնում է փոքր բեկման ցուցիչ ունեցող միջավայր, լույսը թեքվում է նորմալից հակառակ ուղղությամբ։ Եթե անկման անկյունը (i) մեծ է, ապա բեկման անկյունը (r) մեծ է։ Որոշակի անկման անկյան տակ բեկման անկյունը 90° է։ 90° բեկման անկյունում անկման անկյունը կոչվում է կրիտիկական անկյուն (θk) կամ սահմանային անկյուն։ Եթե անկման անկյունը մեծ է կրիտիկական անկյունից կամ սահմանային անկյունից, ապա լույսը չի բեկվում. ամբողջ լույսը անդրադարձվում է։
Ճիշտ պատասխանը Դ-ն է։

4. 2011 թվականի Ազգային գիտական ​​օլիմպիադայի հարցեր Ռեգենսի/քաղաքային մակարդակի թիվ 39 կրտսեր ավագ դպրոցների համար
Հետևյալ երևույթը, որը կատարյալ արտացոլման ախտանիշ է, հետևյալն է…
Ա. ծիածան
Բ. միրաժ
Գ. գունավոր լիճ
Դ. աստիգմատիզմ
Քննարկում
Միրաժը կոչվում է կատարյալ անդրադարձման երևույթ, քանի որ այս գործընթացում օդից եկող լույսը չի բեկվում ճանապարհի մակերեսից, այլ թվում է, թե ամբողջ լույսն է անդրադարձվում ճանապարհի մակերեսից։ Միրաժները առաջանում են, քանի որ լույսը անցնում է օդի շերտերով, որոնք ունեն տարբեր բեկման ցուցիչներ՝ օդի այդ շերտերի տարբեր խտությունների պատճառով։ Իրականում լույսը չի անդրադարձվում ճանապարհի մակերեսից, այլ բեկվում (ծռվում) է տարբեր բեկման ցուցիչներ ունեցող օդի շերտերի կողմից։
Ճիշտ պատասխանը Բ-ն է։

5. 2010 թվականի Ազգային գիտական ​​օլիմպիադայի հարցեր Ռեգենսի/քաղաքային մակարդակի թիվ 30 կրտսեր ավագ դպրոցների համար
Շոգ օրը ասֆալտապատ ճանապարհի մակերեսին նավթի հետքի տեսքը, ըստ էության, լրիվ արտացոլման իրադարձություն է, քանի որ…
Ա. Օդի վերին շերտերի բեկման ցուցիչը մեծ է ստորին շերտերի բեկման ցուցիչից։
Բ. Օդի վերին շերտերի բեկման ցուցիչը փոքր է ստորին շերտերի բեկման ցուցիչից։
Գ. Ջրի կաթիլները տարբեր գույներ են արտացոլում տարբեր անկյուններից։
Դ. Ջրի կաթիլները տարբեր գույներ են բեկում տարբեր բեկման անկյուններում։
Քննարկում
Միրաժի օրինակ է ասֆալտապատ ճանապարհի վրա շոգ օրը նավթի հետքի հայտնվելը։ Միրաժները առաջանում են ճանապարհի մոտ գտնվող օդային շերտի և դրա վերևում գտնվող օդային շերտի միջև բեկման ցուցիչի տարբերության պատճառով։
Շոգ օրը ճանապարհի մակերեսը տաքացնում է անմիջապես իր վերևում գտնվող օդը, ինչի հետևանքով ճանապարհի մակերեսի անմիջապես վերևում գտնվող օդային շերտն ավելի տաք է դառնում, քան վերևում գտնվող օդային շերտը։ Ավելի տաք օդային շերտն ավելի մեծ ծավալային ընդլայնում է ապրում, ինչի հետևանքով այն դառնում է պակաս խիտ (ցածր խտություն)։ Եվ հակառակը, դրա վերևում գտնվող ավելի քիչ տաք օդային շերտն ավելի քիչ ծավալային ընդլայնում է ապրում, ինչի հետևանքով այն դառնում է ավելի խիտ (ավելի բարձր խտություն)։ Այսպիսով, ստորին օդային շերտն ավելի քիչ խիտ է, մինչդեռ վերին օդային շերտն ավելի խիտ է։
Քանի որ ներքևի մասում գտնվող օդի շերտը (ավելի մոտ է ճանապարհի մակերևույթին) ավելի քիչ խիտ է, լույսն ավելի արագ է շարժվում դրա միջով անցնելիս, մինչդեռ վերին մասում գտնվող օդի շերտն ավելի խիտ է, ուստի լույսն ավելի դանդաղ է շարժվում դրա միջով անցնելիս։
Բեկման ցուցիչի բանաձևն է՝ n = c / v, որտեղ n-ը բեկման ցուցիչն է, c = լույսի արագությունը վակուումում = հաստատուն = 3 x 10⁸ մ/վ, v = լույսի արագությունը միջավայրում։ Այս բանաձևի հիման վրա c-ն ֆիքսված է այնպես, որ եթե v-ն մեծանում է, ապա n-ը փոքրանում է, և հակառակը, եթե v-ն փոքրանում է, ապա n-ը մեծանում է։
Լույսն ավելի արագ է շարժվում ստորին օդային շերտում (մեծ v), ուստի ստորին օդային շերտն ունի ավելի փոքր բեկման ցուցիչ (փոքր n), մինչդեռ վերին օդային շերտում լույսն ավելի դանդաղ է շարժվում (փոքր v), ուստի վերին օդային շերտն ունի ավելի մեծ բեկման ցուցիչ (մեծ n):
Ճիշտ պատասխանը Ա-ն է։

բեկման ցուցիչ

6. Տեսանելի լույսի փունջը օդում ունի 510 նմ ալիքի երկարություն։ Եթե լույսի փունջը մտնում է 1,5 բեկման ցուցիչ ունեցող միջավայր, դրա ալիքի երկարությունը փոխվում է…։
Ա. 680 նմ
Բ. 510 նմ
C. 340 նմ
Դ. 170 նմ
Քննարկում
Հայտնի է, որ՝
Ալիքի երկարություն (λ) = 510 նմ = 510 x 10^-9 մետր
Բեկման ցուցիչ (n) = 1,5
Հարց՝ Ալիքի երկարությունը (λ) փոխվում է…
Պատասխան՝

Ալիքի երկարությունը (λ) փոխվում է մինչև 340 նանոմետր։
Ճիշտ պատասխանը C-ն է։

7. Ձուկ է երևում թափանցիկ լողավազանի ծովի հատակին, լողավազանի խորությունը 2 մետր է, լողավազանի բեկման ցուցիչը՝ 4/3: Եթե ձուկը երևում է լողավազանի մակերեսին գրեթե ուղղահայաց, ապա որքա՞ն հեռավորության վրա է այն երևում լողավազանի մակերեսից:
Ա. Լողավազանի մակերեսից 1 մետր հեռավորության վրա
Բ. Լողավազանի մակերեսից 1,5 մետր հեռավորության վրա
Գ. Լողավազանի մակերեսից 2 մետր հեռավորության վրա
Դ. Լողավազանի մակերևույթից 2,67 մետր բարձրության վրա
Քննարկում
Հայտնի է, որ՝
Լողավազանի բեկման ցուցիչը = 4/3
Լողավազանի խորությունը = 2 մետր
Հարց՝ Որքա՞ն հեռու կարելի է տեսնել ձուկը լճակի մակերևույթից։
Պատասխան՝
Ակնհայտ հեռավորություն = 1 : n (իրական հեռավորություն)
Ակնհայտ հեռավորություն = 1 : 4/3 (2 մետր)
Ակնհայտ հեռավորություն = 1 x 3/4 (2 մետր)
Ակնհայտ հեռավորություն = 3/4 (2 մետր)
Ակնհայտ հեռավորություն = 6/4
Ակնհայտ հեռավորություն = 1,5 մետր
Լճակի մակերևույթից ձկան տեսանելի հեռավորությունը = 1,5 մետր
Ճիշտ պատասխանը Բ-ն է։

8. Լույսը կարող է անցնել այնպիսի ալիքով, որի բեկման ցուցիչը շրջակա միջավայրի նկատմամբ… է։
Ա. > 1
Բ. = 1
Գ. < 1
Դ. = 0
Քննարկում
Վակուումի բեկման ցուցիչ = 1,0000
Միջավայրի բեկման ցուցիչը մեծ է վակուումի բեկման ցուցիչից։
Ճիշտ պատասխանը Ա-ն է։

Լույսի ցրումը

9. Ցրման անկյունը մոնոքրոմատիկ լույսի երկու գույների միջև եղած անկյունն է, որն առաջանում է… դեպքում։
Ա. լույսի բևեռացում
Բ. լույսի կլանումը
Գ. լույսի ցրում
Դ. լույսի դիֆրակցիա
Քննարկում
Մոնոքրոմատիկ լույսը լույս է, որն ունի մեկ գույն կամ ալիքի երկարություն: Սպիտակ լույսը, ինչպես արևի լույսը, բոլոր գույների համադրություն է, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի տարբեր ալիքի երկարություն կամ հաճախականություն: Սպիտակ լույսի բաժանումը տեսանելի սպեկտրի (կարմիր, նարնջագույն, դեղին, կանաչ, կապույտ, ինդիգո և մանուշակագույն) կոչվում է լույսի դիսպերսիա:
Լույսի ցրումը կարող է իրականացվել պրիզմաների, ջրի կաթիլների կամ այլ առարկաների միջոցով: Ծիածանները լույսի ցրման օրինակ են առօրյա կյանքում, որտեղ արևի լույսը ցրվում է անձրևի կաթիլների միջոցով:
Ճիշտ պատասխանը C-ն է։

10. 2011 թվականի Ազգային գիտական ​​օլիմպիադայի հարցեր Ռեգենսի/քաղաքային մակարդակի թիվ 60 կրտսեր ավագ դպրոցների համար
Ծիածանը երևում է որպես գունավոր ժապավեն, որը մասնակի շրջանի ձև ունի։ Ստորև բերված ծիածանի չորս գույների ճիշտ հերթականությունը՝ ամենափոքրից մինչև ամենամեծ շառավիղը, հետևյալն է…
Ա. կարմիր, նարնջագույն, դեղին, կանաչ
Բ. կապույտ, մանուշակագույն, կանաչ, դեղին
Գ. կանաչ, կապույտ, ինդիգո, մանուշակագույն
D. indigo, կապույտ, կանաչ, դեղին
Քննարկում
Ծիածանի գույների հերթականությունն է՝ կարմիր, նարնջագույն, դեղին, կանաչ, կապույտ, ինդիգո և մանուշակագույն։
Կարմիր լույսն ունի ամենաերկար ալիքի երկարությունը, մինչդեռ մանուշակագույն լույսը՝ ամենակարճը։ Լույսի յուրաքանչյուր գույնի շեղումը կախված է դրա ալիքի երկարությունից։
Երբ սպիտակ արևի լույսը ցրվում է անձրևի կաթիլներով, ավելի երկար ալիքի երկարություն ունեցող լույսը ավելի քիչ է շեղվում, մինչդեռ ավելի կարճ ալիքի երկարություն ունեցող լույսը՝ ավելի շատ։ Կարմիր լույսն ամենաքիչն է շեղվում, քանի որ նրա ալիքի երկարությունն ավելի երկար է, մինչդեռ մանուշակագույն լույսն ամենաշատն է շեղվում, քանի որ նրա ալիքի երկարությունն ավելի կարճ է, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված դիագրամում։ Այսպիսով, դիտորդի աչքը կարմիր լույսը տեսնում է վերևում, իսկ մանուշակագույնը՝ ներքևում։
Ծիածանի լույսի բոլոր գույները մասամբ շրջանաձև են, որտեղ լույսի կարմիր շրջանակը վերևում է, ուստի այն ունի ամենամեծ շառավիղը, մինչդեռ լույսի մանուշակագույն շրջանակը ներքևում է, ուստի այն ունի ամենափոքր շառավիղը։
Լույսի գույների հերթականությունը՝ ամենամեծ շառավղից մինչև ամենափոքր շառավիղը, հետևյալն է՝ կարմիր, նարնջագույն, դեղին, կանաչ, կապույտ, ինդիգո, մանուշակագույն։
Ճիշտ պատասխանը Դ-ն է։

11. Ջրի մակերեսին յուղի շերտի բաց գույները առաջանում են իրադարձության պատճառով...
Ա. միջամտություն
Բ. բևեռացում
C. dispersi
Դ. դիֆրակցիա
Քննարկում
Ճիշտ պատասխանը C-ն է։