שאלות לדוגמה על גלי אור

11 דוגמאות לגלי אור

1. סריג דיפרקציה

שימו לב להצהרות הבאות:

(1) החלף את הרשת ברשת עם מספר גדול יותר של קווים לכל מילימטר.

(2) אור הנופל מכחול לצהוב

(3) שנה את האור הנפלט מאדום לירוק

(4) קרב את המסך לרשת

מה שכלול במאמץ להגדיל את רוחב הפס הבהיר בניסוי סריג הדיפרקציה הוא...

דִיוּן

נוסחת התאבכות כפולת חריצים (התאבכות קונסטרוקטיבית):

רוחב החריץ (d) קטן מאוד בהשוואה למרחק בין החריץ למסך (L) כך שהזווית קטנה מאוד. הזווית כה קטנה עד שערך sin θ קרוב ל-tangence θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

מֵידָע:

y = רוחב הפס הבהיר, n = סדר, λ = אורך גל, L = המרחק בין הסריגים למסך, d = רוחב החריץ.

d = 1 / (4000 קווים / ס"מ) = 0,00025 ס"מ

(1) החלף את הרשת ברשת עם מספר גדול יותר של קווים לכל מילימטר.

קונטו:

d = 1 / (1000 קווים / ס"מ) = 0,001 ס"מ

d = 1 / (2000 קווים / ס"מ) = 0,0005 ס"מ

d = 1 / (3000 קווים / ס"מ) = 0,0003 ס"מ

d = 1 / (4000 קווים / ס"מ) = 0,00025 ס"מ

בהתבסס על חישוב זה, אם מספר הקווים למילימטר גדול יותר, אז רוחב החריץ (d) קטן יותר. בהתבסס על הנוסחה לעיל, אם רוחב החריץ (d) קטן יותר, אז רוחב הפס הבהיר (y) גדול יותר.

אמירה זו נכונה.

(2) אור הנופל מכחול לצהוב

לאור כחול יש תדירות גבוהה יותר מאשר לאור צהוב, להיפך

לאור כחול יש אורך גל קטן יותר מאשר לאור צהוב.

אם האור יורד מכחול לצהוב, אז אורך הגל גדול יותר.

בהתבסס על הנוסחה לעיל, אם אורך הגל גדול יותר, רוחב הפס הבהיר (y) גדול יותר.

אמירה זו נכונה.

(3) שנה את האור הנפלט מאדום לירוק

לאור אדום יש תדירות נמוכה יותר מאשר לאור ירוק, להיפך

לאור אדום יש אורך גל ארוך יותר מאשר לאור צהוב.

אם האור יורד מאדום לירוק, אז אורך הגל קטן יותר.

בהתבסס על הנוסחה לעיל, אם אורך הגל קטן יותר, רוחב הפס הבהיר (y) קטן יותר.

הצהרה זו שגויה.

(4) קרב את המסך לרשת

קרבת המסך לרשת פירושה הפחתת L. בהתבסס על הנוסחה לעיל, אם המרחק בין הרשת למסך (L) קטן יותר, רוחב הפס הבהיר (y) קטן יותר.

הצהרה זו שגויה.

2. דיפרקציית אור

בניסוי דיפרקציית אור המשתמש בסריג של 4.500 קווים לסמ"ר ^-1 , על מסך הממוקם במרחק L מהסריג, המרחק של הפס הבהיר מסדר שני הוא 1 מ"מ. אם הסריג בו נעשה שימוש מוחלף בסריג אחר בעל 5.400 קווים לסמ"ר ^-1 , אז המרחק של הפס הבהיר מסדר שני הנמדד מהפס הבהיר המרכזי הוא...

א. 0,6 מ"מ

ב. 0,9 מ"מ

כ-1,2 מ"מ

עומק 1,6 מ"מ

2,2 מ"מ

דִיוּן

ידוע כי:

d ₁ = 1 / (4500 קווים / ס"מ) = 1/4500 ס"מ

n² = ₁

y ₁ = 1 מ"מ = 0,1 ס"מ

d2 = 1 / ( ₅₄₀₀ קווים / ס"מ) = 1/5400 ס"מ

n² = ₂

נשאל: y ₂

תשובה:

נוסחת התאבכות כפולת חריצים (התאבכות קונסטרוקטיבית):

d sin θ = n λ

רוחב החריץ קטן מאוד בהשוואה למרחק בין החריץ למסך, כך שהזווית קטנה מאוד. הזווית כה קטנה עד שערך סינוס תטא קרוב לתטא משיק.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d(y / L) = nλ

dy = nλL

מידע:

d = רוחב החריץ, y = המרחק בין האור המרכזי לאור מסדר נ', n = הסדר, λ = אורך גל, L = המרחק בין הסריגים למסך.

ניסוי 1:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/4500)(0,1) = (2) λ L

0,1 / 4500 = (2) λ L

0,1 / (2)(4500) = λ L

0,1 / 9000 = λ L

ניסוי 2:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/5400)(y² ₎ = (2) λL

y² _/ 5400 = (2) λL

y² _/ ( 2)(5400) = λL

y² _{/ 10.800} = λL

אורך הגל של האור (λ) בו נעשה שימוש זהה וגם המרחק בין הסריגים למסך (L) זהה.

λL = λL

0,1 / 9000 = _y² / 10.800

(0,1)(10.800) = ( _y² )(9000)

1080 = y² ₍ 9000)

y² = 1080 / ₉₀₀₀

y² = _0,12 ס"מ

y² = _1,2 מ"מ

התשובה הנכונה היא ג'.

הפרעות אור

3. שני חריצים צרים המופרדים במרחק של 2 מ"מ מוארים בניצב. על מסך במרחק מטר אחד מהחריצים, נוצר קו בהיר רביעי, הממוקם במרחק של 1 מ"מ מהקו הבהיר המרכזי. אורך הגל של האור בו נעשה שימוש הוא...

א. 24 x 10 ^-6 מטר

ב. 8,0 x 10 ^-6 מטר

ג. 3,7 x ^10-6 מטר

עומק 2,0 x ^10-6 מטר

מזרח 0,5 x 10 ^-6 מטר

דִיוּן

ידוע כי:

מרחק בין חריצים (d) = 2 מ"מ = 2 x ^10-3 מטרים

סדר (n) = 4

מרחק בין המסך לרווח (l) = 1 מטר

מרחק הקו הבהיר השישי מהקו הבהיר המרכזי (y) = 1 מ"מ = 1 x 10-3 ^מטרים = ^10-3 מטרים

שאלה: אורך גל של אור ( λ)

תשובה:

נוסחת התאבכות כפולת חריצים (התאבכות קונסטרוקטיבית):

d sin θ = n λ

המרחק בין החריצים קטן יותר מהמרחק בין החריצים למסך כך שהזווית קטנה מאוד. הזווית קטנה מאוד כך שערך sin θ קרוב ל- ta ngen θ.

אורך גל של אור ( λ):

התשובה הנכונה היא ה'.

4. בניסוי של יאנג, נעשה שימוש בשני חריצים צרים, כל אחד במרחק של 3 מ"מ זה מזה, ומסך הוצב במרחק של מטר אחד מהחריצים. אם האור השישי מופק במרחק של מ"מ אחד מהאור המרכזי, אז אורך הגל של האור בו נעשה שימוש הוא...

א. 0,5 x ^10-6 מטר

ב. 2,0 x 10 ^-6 מטר

ג. 3,7 x ^10-6 מטר

עומק 8,0 x ^10-6 מטר

מזרח 24 x 10 ^-6 מטר

דִיוּן

ידוע כי:

מרחק בין חריצים (d) = 3 מ"מ = 3 x ^10-3 מטרים

סדר (n) = 6

מרחק בין המסך לרווח (l) = 1 מטר

מרחק הקו הבהיר השישי מהקו הבהיר המרכזי (y) = 1 מ"מ = 1 x 10-3 ^מטרים = ^10-3 מטרים

שאלה: אורך גל של אור ( λ)

תשובה:

אורך גל של אור ( λ):

התשובה הנכונה היא א'.

מאפייני גלי האור

5. מאפייני גלים:

(1) צורת גל אורכית

(2) יכול לשבור

(3) יכול להפריע

(4) יכול להיות מקוטב

(5) התפשטותו דורשת תווך

ההיגד לעיל, המאפיין גלי אור, הוא המספר...

א. (1), (2) ו-(3)

ב. (1), (2) ו-(4)

ג. (1), (3) ו-(5)

ד. (2), (3) ו-(4)

ה. (2), (2) ו-(5)

דִיוּן

התשובה הנכונה היא ד'.

6. 2015/2016 SMA/MA פיזיקה שאלות או"ם מס' 29

שימו לב להצהרה הבאה!

(1) יכול להפריע

(2) חווית קיטוב

(3) חוויית דיפרקציה

(4) זחילה ללא תווך

(5) ניתן להשתקף

ההצהרה הנכונה לעיל לגבי תכונות גלי קול היא...

א. (1), (2) ו-(3)

ב. (1), (3) ו-(5)

ג. (1), (4) ו-(5)

ד. (2), (3) ו-(4)

ה. (3), (4) ו-(5)

דִיוּן

(2) קיטוב חווה גלים רוחביים. גלי קול הם גלים אורכיים.

(4) גלים שמתפשטים ללא תווך הם רק גלים אלקטרומגנטיים, גלי קול הם גלים מכניים הדורשים תווך כדי להתפשט.

התשובה הנכונה היא ב'.

סריגת עקיפה

7. סריג דיפרקציה מכיל 4.000 קווים לס"מ. אור מונוכרומטי מוקרן על הסריג ויוצר קו בהיר מסדר שני. אם זווית הסטייה היא 30 ^מעלות , אז אורך הגל של האור הוא... (1Å = 10-10 ^מטר )

א. 8.000 א

ב. 6.250 Å

כ-5.000 אמפר

ד. 4.500 Å

מזרח 4.000 Å

דִיוּן

ידוע כי:

קבוע הסריג (d) = 1 / (4000 קווים / ס"מ) = 0,00025 ס"מ = 2,5 x 10-4 ^ס"מ = 2,5 x ^10-6 מטר

סדר (n) = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = 10⁻⁸ ^-10⁻⁸ מטר

שאלה: אורך גל של אור (λ)

תשובה:

התשובה הנכונה היא ב'.

8. קרן אור מונוכרומטית באורך גל של 2,5.10 × ^7⁻⁶ מטר פוגעת בסריגים המורכבים מ-10.000 שריטות/ס"מ. מהי הזווית עבור הקו הבהיר מסדר שני?

א. 30 ^מעלות

ב. 37 ^מעלות

ג. 45 ^מעלות

ד. 53 ^מעלות

מזרח 60 ^מעלות

דִיוּן

ידוע כי:

קבוע הסריג (d) = 1 / (10.000 קווים / ס"מ) = 0,0001 ס"מ = 1 x 10-4 ^ס"מ = 1 x ^10-6 מטר

סדר (n) = 2

אורך גל של אור (λ) = 2,5 x ^10-7 מטרים

נשאל: זווית (θ)

תשובה:

התשובה הנכונה היא א'.

9. התאבכות חריץ כפול

קרן אור צהובה נופלת על שני חריצים, וגורמת להפרעות ניכרות על המסך. מההצהרה הבאה:

(1) הפס הבהיר יהפוך רחב יותר אם אור צהוב יוחלף בכחול

(2) הפס הבהיר יתרחב אם המרחק בין החריצים יקטן.

( 3) ככל שהאור המרכזי רחוק יותר, כך העוצמה קטנה יותר.

(4) ככל שהאור רחוק יותר מהמרכז, העוצמה נשארת קבועה.

האמירה הנכונה היא…

א. (1), (3) ו-(4)

ב. (1) ו-(3) בלבד

ג. (1) ו-(4) בלבד

ד. (2) ו-(3) בלבד

ה. (2) ו-(4) בלבד

דִיוּן

המרחק בין החריצים קטן יותר מהמרחק בין החריצים למסך כך שהזווית קטנה מאוד. הזווית קטנה מאוד כך שערך sin θ קרוב ל- ta ngen θ.

נוסחת התאבכות חריץ כפול (התאבכות קונסטרוקטיבית)

מידע:

d = מרחק בין החריצים, y = מרחק הקו הבהיר ה-n מהקו הבהיר המרכזי, l = מרחק בין המסך לחריץ, n = סדר, λ = אורך גל p של האור.

(1) הפס הבהיר יהפוך רחב יותר אם אור צהוב יוחלף בכחול

בהתבסס על נוסחה זו, מספר הקווים הבהירים (n) הוא ביחס הפוך לאורך הגל ( λ). אם אורך הגל קטן יותר, מספר הקווים הבהירים (n) גדול יותר. לאור צהוב יש אורך גל ארוך יותר (תדר נמוך יותר) מאשר לאור כחול. אם אור צהוב מוחלף באור כחול, אורך הגל קטן יותר, ולכן מספר הקווים הבהירים (n) גדול יותר.

אמירה זו נכונה.

(2) הפס הבהיר יתרחב אם המרחק בין החריצים יקטן.

בהתבסס על הנוסחה לעיל, המרחק בין החריצים (d) הוא ביחס ישר למספר הקווים הבהירים (n). אם המרחק בין החריצים מצטמצם, מספר הקווים הבהירים (n) יקטן.

הצהרה זו שגויה.

(3) ככל שהאור רחוק יותר מהמרכז, כך העוצמה קטנה יותר.

עוצמה קשורה לרמת הבהירות. עוצמה היא ביחס הפוך למרחק; ככל שהמרחק גדול יותר, כך עוצמת האור נמוכה יותר (כך האור עמום יותר).

אמירה זו נכונה.

(4) ככל שהאור רחוק יותר מהמרכז, העוצמה נשארת קבועה.

הצהרה זו שגויה.

התשובה הנכונה היא ב'.

10. קרן אור מונוכרומטית בעלת אורך גל של 5.10-7 ^מטר מכוונת בניצב לסריג. אם המרחק בין המסך לסריג הוא 2 מטר ואור מסדר שלישי מתרחש על המסך במרחק של 150 ס"מ מהאור המרכזי, אז המרחק בין החריצים הוא...

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

דִיוּן

ידוע כי:
אורך גל (λ) = 5 x 10^-7 מטר
l = 2 מטרים
n = 3
y = 150 ס"מ = 1,5 מטר
נשאל: קבוע הסריג
תשובה:

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

מרחק בין פערים:
d sin θ = n λ
ד' (75.10^-2) = (3)(5.10^-7)
ד' (75.10^-2) = 15.10^-7
ד = (15.10^-7) / (75.10^-2)
ד = (15/75).10^-5
ד = (1/5)(10^-5) מטרים
ד = (0,2)(10^-5) מטרים
d = 2.10^-6 מטר
התשובה הנכונה היא ג'.

11. קרן אור מונוכרומטית באורך גל של 500 ננומטר (1 ננו = 10-9 ⁾ פוגעת בניצב לסריגת האור . אם האור הרביעי יוצר זווית סטייה של 30 ^מעלות , מספר הקווים לס"מ של הסריגת האור הוא...

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

דִיוּן
ידוע כי:
אורך גל (λ) = 500.10^-9 מטרים = 5.10^-7 מטר
θ = 30^o
n = 4
נשאל: מספר קווים לכל ס"מ של רשת
תשובה:
מרחק בין פערים:
d sin θ = n λ
ד (חטא 30^o) = (4)(5.10^-7)
ד (0,5) = 20.10^-7
ד = (20.10^-7) / 0,5
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  מטר

מספר שורות לכל ס"מ של רשת:
איקס = 1 / 4.10^-6  מטר
x = 0,25.10⁶ קו / מטר
x = 0,25.10⁶ שורה / 10² cm
x = 0,25.10⁴ קו / ס"מ
x = 25.10² קו / ס"מ
x = 2500 קווים / ס"מ
התשובה הנכונה היא ב'.

מקור השאלה:

2015/2016 שאלות SMA/MA פיזיקה של האו"ם