11 esempi di onde luminose
Presta attenzione alle seguenti affermazioni:
(1) Sostituire la griglia con una griglia con un numero maggiore di linee per millimetro.
(2) Luce che passa dal blu al giallo
(3) Cambiare la luce emessa da rossa a verde
(4) Avvicinare lo schermo alla griglia
Ciò che è incluso nello sforzo per aumentare l'ampiezza della banda luminosa nell'esperimento del reticolo di diffrazione è...
Discussione
Formula dell'interferenza a doppia fenditura (interferenza costruttiva):
La larghezza della fessura (d) è molto piccola rispetto alla distanza tra la fessura e lo schermo (L), quindi l'angolo è molto piccolo. L'angolo è così piccolo che il valore di sin θ è vicino alla tangente θ.
sin θ ≈ tan θ = y / L
Osservazioni:
y = larghezza della banda luminosa, n = ordine, λ = lunghezza d'onda, L = distanza tra il reticolo e lo schermo, d = larghezza della fenditura.
d = 1 / (4000 linee / cm) = 0,00025 cm
(1) Sostituire la griglia con una griglia con un numero maggiore di linee per millimetro.
esempio:
d = 1 / (1000 linee / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (2000 linee / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (3000 linee / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (4000 linee / cm) = 0,00025 cm
In base a questo calcolo, se il numero di linee per millimetro è maggiore, allora la larghezza della fessura (d) è minore. In base alla formula precedente, se la larghezza della fessura (d) è minore, allora la larghezza della banda luminosa (y) è maggiore.
Questa affermazione è vera.
(2) Luce che passa dal blu al giallo
La luce blu ha una frequenza maggiore della luce gialla, e viceversa.
La luce blu ha una lunghezza d'onda inferiore rispetto alla luce gialla.
Se la luce passa dal blu al giallo, la sua lunghezza d'onda aumenta.
In base alla formula sopra riportata, se la lunghezza d'onda è maggiore, la larghezza della banda luminosa (y) è maggiore.
Questa affermazione è vera.
(3) Cambiare la luce emessa da rossa a verde
La luce rossa ha una frequenza inferiore rispetto alla luce verde, e viceversa.
La luce rossa ha una lunghezza d'onda maggiore rispetto alla luce gialla.
Se la luce passa dal rosso al verde, la sua lunghezza d'onda diminuisce.
In base alla formula sopra riportata, se la lunghezza d'onda è minore, la larghezza della banda luminosa (y) è minore.
Questa affermazione è errata.
(4) Avvicinare lo schermo alla griglia
Avvicinare lo schermo alla griglia significa ridurre L. In base alla formula sopra riportata, se la distanza tra la griglia e lo schermo (L) è minore, la larghezza della banda luminosa (y) è minore.
Questa affermazione è errata.
2. Diffrazione della luce
In un esperimento di diffrazione della luce che utilizza un reticolo di diffrazione con 4.500 linee/ cm⁻¹ , su uno schermo posto a una distanza L dal reticolo, la distanza della banda luminosa di secondo ordine è di 1 mm. Se il reticolo utilizzato viene sostituito con un altro reticolo avente 5.400 linee/ cm⁻¹ , allora la distanza della banda luminosa di secondo ordine misurata dalla banda luminosa centrale è...
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
C. 1,2 mm
D. 1,6 mm
E. 2,2 mm
Discussione
È noto che:
d 1 = 1 / (4500 linee / cm) = 1/4500 cm
n 1 = 2
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d 2 = 1 / (5400 linee / cm) = 1/ 5400 cm
n 2 = 2
Domanda: y 2
Risposta :
Formula dell'interferenza a doppia fenditura (interferenza costruttiva):
d sin θ = n λ
La larghezza della fessura è molto piccola rispetto alla distanza tra la fessura e lo schermo, quindi l'angolo è molto piccolo. L'angolo è così piccolo che il valore di sin theta è vicino a tangente theta.
sin θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = n λ L
Informazione :
d = larghezza della fenditura, y = distanza tra la luce centrale e la luce di ordine n, n = ordine, λ = lunghezza d'onda, L = distanza tra il reticolo e lo schermo.
Esperimento 1:
d 1 y 1 = n 1 λ L
(1/4500)(0,1) = (2) λ L
0,1 / 4500 = (2) λ L
0,1 / (2)(4500) = λ L
0,1 / 9000 = λ L
Esperimento 2:
d 2 y 2 = n 2 λ L
(1/5400)(y 2 ) = (2) λ L
y 2 / 5400 = (2) λ L
y 2 / (2)(5400) = λ L
y 2 / 10.800 = λ L
La lunghezza d'onda della luce (λ) utilizzata è la stessa e anche la distanza tra il reticolo e lo schermo (L) è la stessa.
λ L = λ L
0,1 / 9000 = y 2 / 10.800
(0,1)(10.800) = (y 2 )(9000)
1080 = y 2 (9000)
y 2 = 1080 / 9000
y 2 = 0,12 cm
y 2 = 1,2 mm
La risposta corretta è C.
Interferenza luminosa
3. Due strette fenditure, distanti 2 mm l'una dall'altra, vengono illuminate perpendicolarmente. Su uno schermo posto a 1 metro dalle fenditure, si forma una quarta linea luminosa, situata a 1 mm dalla linea luminosa centrale. La lunghezza d'onda della luce utilizzata è…
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
Discussione
È noto che:
Distanza tra le fenditure (d) = 2 mm = 2 x 10⁻³ metri
Ordine (n) = 4
Distanza tra schermo e spazio (l) = 1 metro
Distanza della sesta linea luminosa dalla linea luminosa centrale (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ metri = 10⁻³ metri
Domanda: Lunghezza d'onda della luce ( λ)
Risposta :
Formula dell'interferenza a doppia fenditura (interferenza costruttiva):
d sin θ = n λ
La distanza tra le fenditure è minore della distanza tra le fenditure e lo schermo, quindi l'angolo è molto piccolo. L'angolo è molto piccolo, quindi il valore di sin θ è vicino a tan θ.
Lunghezza d'onda della luce ( λ):
La risposta corretta è E.
4. Nell'esperimento di Young, sono state utilizzate due fenditure strette, distanti 3 mm l'una dall'altra, e uno schermo è stato posizionato a 1 m dalle fenditure. Se la sesta luce viene prodotta a una distanza di 1 mm dalla luce centrale, allora la lunghezza d'onda della luce utilizzata è...
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
Discussione
È noto che:
Distanza tra le fenditure (d) = 3 mm = 3 x 10⁻³ metri
Ordine (n) = 6
Distanza tra schermo e spazio (l) = 1 metro
Distanza della sesta linea luminosa dalla linea luminosa centrale (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ metri = 10⁻³ metri
Domanda: Lunghezza d'onda della luce ( λ)
Risposta :
Lunghezza d'onda della luce ( λ):
La risposta corretta è A.
Caratteristiche delle onde luminose
5. Caratteristiche delle onde:
(1) forma d'onda longitudinale
(2) può rifrangere
(3) può interferire
(4) può essere polarizzato
(5) la sua propagazione richiede un mezzo
L'affermazione di cui sopra, che è una caratteristica delle onde luminose, è il numero…
A. (1), (2) e (3)
B. (1), (2) e (4)
C. (1), (3) e (5)
D. (2), (3) e (4)
E. (2), (2) e (5)
Discussione
La risposta corretta è D.
6. Domanda n. 29 dell'esame nazionale di fisica per la scuola secondaria superiore (SMA/MA) 2015/2016.
Presta attenzione alla seguente affermazione!
(1) Può interferire
(2) Sperimentando la polarizzazione
(3) Sperimentando la diffrazione
(4) Strisciamento senza mezzo
(5) Può essere riflesso
L'affermazione corretta di cui sopra riguardo alle proprietà delle onde sonore è...
A. (1), (2) e (3)
B. (1), (3) e (5)
C. (1), (4) e (5)
D. (2), (3) e (4)
E. (3), (4) e (5)
Discussione
(2) La polarizzazione è percepita dalle onde trasversali. Le onde sonore sono onde longitudinali.
(4) Le onde che si propagano senza un mezzo sono solo onde elettromagnetiche, le onde sonore sono onde meccaniche che richiedono un mezzo per propagarsi.
La risposta corretta è B.
Reticolo di diffrazione
7. Un reticolo di diffrazione ha 4.000 linee per cm. Luce monocromatica viene proiettata sul reticolo e produce una linea luminosa di secondo ordine. Se l'angolo di deviazione è di 30 ° , allora la lunghezza d'onda della luce è… (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
Discussione
È noto che:
Costante reticolare (d) = 1 / (4000 linee / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ cm = 2,5 x 10⁻⁶ metri
Ordine (n) = 2
sin 30 ° = 0,5
1 Å = 10⁻¹⁰ m
Domanda: Lunghezza d'onda della luce (λ)
Risposta :
La risposta corretta è B.
8. Un fascio di luce monocromatica con una lunghezza d'onda di 2,5.10 x 7⁻⁷ m colpisce un reticolo costituito da 10.000 graffi/cm. Qual è l'angolo della linea luminosa di secondo ordine?
A. 30 °
B. 37 o
C. 45 °
D. 53 o
E. 60 °
Discussione
È noto che:
Costante reticolare (d) = 1 / (10.000 linee / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ cm = 1 x 10⁻⁶ metri
Ordine (n) = 2
Lunghezza d'onda della luce (λ) = 2,5 x 10⁻⁷ metri
Domanda: Angolo (θ)
Risposta :
La risposta corretta è A.
9. Interferenza a doppia fenditura
Un fascio di luce gialla viene fatto cadere su due fenditure, causando un'interferenza visibile sullo schermo. Dalla seguente affermazione:
(1) La banda luminosa diventerà più ampia se la luce gialla viene sostituita dalla luce blu
(2) La banda luminosa diventerà più ampia se si riduce la distanza tra le fenditure.
( 3) Più ci si allontana dalla luce centrale, minore è l'intensità.
(4) più ci si allontana dalla luce centrale, più l'intensità rimane costante.
L'affermazione corretta è…
A. (1), (3) e (4)
B. (1) e (3) soltanto
C. (1) e (4) soltanto
D. (2) e (3) soltanto
E. (2) e (4) soltanto
Discussione
La distanza tra le fenditure è minore della distanza tra le fenditure e lo schermo, quindi l'angolo è molto piccolo. L'angolo è molto piccolo, quindi il valore di sin θ è vicino a tan θ.
Formula dell'interferenza a doppia fenditura (interferenza costruttiva)
Informazione :
d = distanza tra le fenditure, y = distanza della n-esima linea luminosa dalla linea luminosa centrale, l = distanza tra lo schermo e la fenditura, n = ordine, λ = p lunghezza d'onda della luce.
(1) La banda luminosa diventerà più ampia se la luce gialla viene sostituita dalla luce blu
In base a questa formula, il numero di linee luminose (n) è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda ( λ). Se la lunghezza d'onda è minore, il numero di linee luminose (n) è maggiore. La luce gialla ha una lunghezza d'onda maggiore (frequenza inferiore) rispetto alla luce blu. Se la luce gialla viene sostituita con la luce blu, la lunghezza d'onda è minore, quindi il numero di linee luminose (n) è maggiore.
Questa affermazione è vera.
(2) La banda luminosa diventerà più ampia se si riduce la distanza tra le fenditure.
In base alla formula sopra riportata, la distanza tra le fenditure (d) è direttamente proporzionale al numero di linee luminose (n). Se la distanza tra le fenditure si riduce, il numero di linee luminose (n) diminuirà.
Questa affermazione è errata.
(3) Più ci si allontana dalla luce centrale, minore è l'intensità.
L'intensità è correlata al livello di luminosità. L'intensità è inversamente proporzionale alla distanza: maggiore è la distanza, minore è l'intensità (più fioca è la luce).
Questa affermazione è vera.
(4) Più ci si allontana dalla luce centrale, più l'intensità rimane costante.
Questa affermazione è errata.
La risposta corretta è B.
10. Un fascio di luce monocromatica con una lunghezza d'onda di 5 x 10⁻⁷ m è diretto perpendicolarmente al reticolo. Se la distanza tra lo schermo e il reticolo è di 2 m e una luce di terzo ordine si verifica sullo schermo a una distanza di 150 cm dalla luce centrale, allora la distanza tra le fenditure è...
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Discussione
È noto che:
Lunghezza d'onda (λ) = 5 x 10-7 metro
l = 2 metri
n = 3
y = 150 cm = 1,5 metri
Chiesto: costante reticolare
Risposta :
peccato θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Distanza tra gli spazi vuoti:
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)(10-5metri
d = (0,2)(10-5metri
d = 2.10-6 metro
La risposta corretta è C.
11. Un fascio di luce monocromatica con una lunghezza d'onda di 500 nm (1 nano = 10⁻⁹ ) incide perpendicolarmente sul reticolo . Se la quarta luce forma un angolo di deviazione di 30 ° , il numero di linee per cm del reticolo è...
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Discussione
È noto che:
Lunghezza d'onda (λ) = 500.10-9 metri = 5.10-7 metro
θ = 30o
n = 4
Chiesto: numero di linee per cm di griglia
Risposta :
Distanza tra gli spazi vuoti:
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 metro
Numero di linee per cm di griglia:
x = 1/4.10-6 metro
x = 0,25.106 linea/metro
x = 0,25.106 riga / 102 cm
x = 0,25.104 linea / cm
x = 25.102 linea / cm
x = 2500 linee/cm
La risposta corretta è B.
Fonte della domanda:
2015/2016 SMA/MA Fisica domande ONU
