Физикалық оптикадағы жарық толқындарына арналған сұрақтар мен формулалардың мысалдары
Жарықтың сипаттамалары
1. Жарық - электромагниттік толқын, сондықтан жарық...
A. Рефлексияны сезінбейді
B. Рефракцияны сезбейді
C. Тарату ортасын қажет етпейді
D. Таралу кезінде энергия тасымалдамайды
Талқылау
Жарық толқын, сондықтан ол басқа толқындар сияқты таралу кезінде шағылысу, сыну және энергия тасымалдау кезінде жүреді. Жарық электромагниттік толқын, сондықтан оның таралуы үшін орта қажет емес.
Дұрыс жауап - C.
2. Келесі тұжырымға назар аударыңыз:
1. Жарық түзу сызық бойымен қозғалады
2. Жарық – электромагниттік толқын
3. Жарық сіңірілуі мүмкін
4. Жарық электр зарядын тасымалдайды
Жарықтың қасиеттері туралы дұрыс тұжырым...
A. тек 1-мәлімдеме
B. 1 және 2-мәлімдемелер
C. 1, 2 және 3-мәлімдемелер
D) барлық тұжырымдар дұрыс
Талқылау
1. Жарық түзу сызық бойымен қозғалады.
Бұл тұжырым дұрыс, себебі жарық көлденең толқын сияқты қозғалса да, жарықтың таралу жолы түзу сызық болып табылады. Геометриялық оптика (жарықтың шағылуы және сынуы) тақырыбында жарық қозғалыс жолы түзу сызық болатын сәуле ретінде бейнеленеді.
2. Жарық - электромагниттік толқын:
Бұл тұжырым дұрыс, себебі жарық электромагниттік толқын болып табылады, мұнда жарықтың таралуы ортаны қажет етпейді.
3. Жарық сіңірілуі мүмкін:
Бұл тұжырым рас. Жарық - электромагниттік толқынның бір түрі. Барлық механикалық және электромагниттік толқындар бір жерден екінші жерге таралған кезде энергияны тасымалдайды. Сондықтан, жарықтың энергиясының бір бөлігін ол өтетін орта сіңіре алады. Мысалы, жарық жазық айнаға қарай таралғанда, жарықтың көп бөлігі шағылысады, бірақ аз ғана бөлігі айнамен жұтылады.
4. Жарық электр зарядын тасымалдайды:
Бұл тұжырым жалған. Жарық - электромагниттік толқын, ал электромагниттік толқындар тербелмелі электр және магнит өрістері арқылы пайда болады. Электромагниттік толқындар үдемелі электр зарядтары арқылы шығарылады.
Дұрыс жауап - C.
Мінсіз шағылысу
3. Оң жақтағы суретте гауһар таспен шағылысқан жарық өте жарқырағандықтан өте қымбат гауһар тас көрсетілген. Бұл құбылыстың себебі...
A. жарықтың тығыздығы аз ортадан тығызырақ ортаға енуіндегі мінсіз сыну
B. түсу бұрышы шекаралық бұрыштан кіші болатын мінсіз сыну
C. жарық тығыздығы аз ортадан тығызырақ ортаға түсетін мінсіз шағылысу
D. түсу бұрышы шекаралық бұрыштан үлкен болатын мінсіз шағылысу
Талқылау
Гауһар тастың жарығы жарықтың дисперсиясы мен мінсіз шағылысуына байланысты жарқыраған сияқты. Мінсіз шағылысу жарық сыну көрсеткіші жоғары ортадан сыну көрсеткіші төмен ортаға ауысқанда пайда болады. Мысалы, жарық гауһар тастың (сыну көрсеткіші жоғары) ауаға (сыну көрсеткіші төмен) ауысады. Мұны толығырақ түсіну үшін төмендегі суретті қараңыз.
Жарық сыну көрсеткіші үлкен ортадан сыну көрсеткіші кіші ортаға ауысқанда, жарық нормальдан ығысады. Егер түсу бұрышы (i) үлкен болса, сыну бұрышы (r) үлкен болады. Белгілі бір түсу бұрышында сыну бұрышы 90° құрайды. Сыну бұрышы 90° болған кездегі түсу бұрышы критикалық бұрыш (θk) немесе шекті бұрыш деп аталады. Егер түсу бұрышы критикалық бұрыштан немесе шекті бұрыштан үлкен болса, онда жарық сынбайды; барлық жарық шағылысады.
Дұрыс жауап - D.
4. 2011 жылғы №39 Регенттік/қалалық деңгейдегі бастауыш мектептерге арналған ұлттық ғылым олимпиадасының сұрақтары
Мінсіз шағылысу симптомы болып табылатын келесі құбылыс...
A. кемпірқосақ
B. сағым
C. түрлі-түсті көл
D. астигматизм
Талқылау
Сағым мінсіз шағылысу құбылысы деп аталады, себебі бұл процесте ауадан келетін ешқандай жарық жол бетімен сынбайды, керісінше, барлық жарық жол бетімен шағылысқандай көрінеді. Сағымдар жарық ауа қабаттарының тығыздығының әртүрлі болуына байланысты әртүрлі сыну көрсеткіштері бар ауа қабаттары арқылы өтетіндіктен пайда болады. Шын мәнінде, жарық жол бетімен шағылыспайды, бірақ әртүрлі сыну көрсеткіштері бар ауа қабаттарымен сынады (иіледі).
Дұрыс жауап - B.
5. 2010 жылғы №30 Регенттік/қалалық деңгейдегі бастауыш мектептерге арналған ұлттық ғылым олимпиадасының сұрақтары
Ыстық күні асфальт жолдың бетінде мұнай дақтарының пайда болуы - бұл толықтай ой елегінен өткізетін оқиға, себебі...
A. Ауаның жоғарғы қабаттарының сыну көрсеткіші төменгі қабаттардікінен үлкен.
B. Ауаның жоғарғы қабаттарының сыну көрсеткіші төменгі қабаттарға қарағанда кішірек.
C. Су тамшылары әртүрлі шағылысу бұрыштарында әртүрлі түстерді шағылыстырады.
D. Су тамшылары әртүрлі сыну бұрыштарында әртүрлі түстерді сындырады.
Талқылау
Ыстық күні асфальт жолдағы май дақтары сияқты көрініс сиқырға мысал бола алады. Сиқырлар жолдың жанындағы ауа қабаты мен оның үстіндегі ауа қабаты арасындағы сыну көрсеткішінің айырмашылығына байланысты пайда болады.
Ыстық күні жол беті тікелей үстіндегі ауаны қыздырады, бұл жол бетінің тікелей үстіндегі ауа қабатын ағыстың жоғарғы жағындағы ауа қабатына қарағанда ыстық етеді. Ыстық ауа қабаты көлемдік кеңеюді көбірек сезінеді, бұл оны аз тығыз етеді (тығыздығы төмен). Керісінше, үстіндегі аз ыстық ауа қабаты көлемдік кеңеюді аз сезінеді, бұл оны тығыз етеді (тығыздығы жоғары). Сондықтан төменгі ауа қабаты аз тығыз, ал жоғарғы ауа қабаты тығызырақ.
Төменгі жағындағы (жол бетіне жақын) ауа қабатының тығыздығы аз болғандықтан, жарық одан өткен кезде жылдамырақ қозғалады, ал жоғарғы жағындағы ауа қабаты тығызырақ, сондықтан жарық одан өткен кезде баяу қозғалады.
Сыну көрсеткішінің формуласы: n = c / v, мұндағы n - сыну көрсеткіші, c = вакуумдағы жарық жылдамдығы = тұрақты = 3 x 108 м/с, v = ортадағы жарық жылдамдығы. Осы формулаға сүйене отырып, c мәні тұрақты, егер v үлкейсе, n кішірейеді және керісінше, егер v кішірейсе, n үлкенірек болады.
Жарық төменгі ауа қабатында жылдамырақ қозғалады (үлкен v), сондықтан төменгі ауа қабатының сыну көрсеткіші кішірек (кіші n), ал жарық жоғарғы ауа қабатында баяу қозғалады (кіші v), сондықтан жоғарғы ауа қабатының сыну көрсеткіші үлкенірек (үлкен n).
Дұрыс жауап - А.
сыну көрсеткіші
6. Көрінетін жарық сәулесінің ауадағы толқын ұзындығы 510 нм. Егер жарық сәулесі сыну көрсеткіші 1,5 болатын ортаға енсе, оның толқын ұзындығы ... өзгереді.
A. 680 нм
B. 510 нм
C. 340 нм
D. 170 нм
Талқылау
Белгілі болғандай:
Толқын ұзындығы (λ) = 510 нм = 510 x 10-9 Метр
Сыну көрсеткіші (n) = 1,5
Сұрақ: Толқын ұзындығы (λ) ... өзгереді.
Жауап:
Толқын ұзындығы (λ) 340 нанометрге дейін өзгереді.
Дұрыс жауап - C.
7. Мөлдір тоғанның түбінде балық көрінеді, тоғанның тереңдігі 2 метр, тоғанның сыну көрсеткіші 4/3. Егер балық тоған бетіне дерлік перпендикуляр көрінсе, балық тоған бетінен қаншалықты алыс көрінеді?
A. Бассейн бетінен 1 метр
B. Бассейн бетінен 1,5 метр
C. Бассейн бетінен 2 метр
D. Бассейн бетінен 2,67 метр
Талқылау
Белгілі болғандай:
Бассейннің сыну көрсеткіші = 4/3
Бассейн тереңдігі = 2 метр
Сұрақ: Балықты тоған бетінен қаншалықты алыстан көруге болады?
Жауап:
Көрінетін қашықтық = 1: n (нақты қашықтық)
Көрінетін қашықтық = 1 : 4/3 (2 метр)
Көрінетін қашықтық = 1 x 3/4 (2 метр)
Көрінетін қашықтық = 3/4 (2 метр)
Көрінетін қашықтық = 6/4
Көрінетін қашықтық = 1,5 метр
Тоған бетінен көрінетін балықтың қашықтығы = 1,5 метр
Дұрыс жауап - B.
8. Жарық қоршаған ортаға қатысты сыну көрсеткіші ... болатын арна арқылы өтуі мүмкін.
A. > 1
B. = 1
C. < 1
D. = 0
Талқылау
Вакуумның сыну көрсеткіші = 1,0000
Ортаның сыну көрсеткіші вакуумның сыну көрсеткішінен үлкен.
Дұрыс жауап - А.
Жарықтың дисперсиясы
9. Дисперсия бұрышы – бұл ... жағдайында пайда болатын монохроматикалық жарықтың екі түсі арасындағы бұрыш.
A. жарықтың поляризациясы
B. жарықты сіңіру
C. жарықтың дисперсиясы
D. жарықтың дифракциясы
Талқылау
Монохроматикалық жарық - бұл бір түсті немесе толқын ұзындығы бар жарық. Ақ жарық, күн сәулесі сияқты, барлық түстердің қосындысы болып табылады, олардың әрқайсысының толқын ұзындығы немесе жиілігі әртүрлі. Ақ жарықтың көрінетін спектрге (қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін) бөлінуі жарықтың дисперсиясы деп аталады.
Жарықтың таралуына призмалар, су тамшылары немесе басқа заттар арқылы қол жеткізуге болады. Күн сәулесі жаңбыр тамшылары арқылы таралатын күнделікті өмірдегі жарықтың таралуының мысалы - кемпірқосақтар.
Дұрыс жауап - C.
10. 2011 жылғы №60 Регенттік/қалалық деңгейдегі бастауыш мектептерге арналған ұлттық ғылым олимпиадасының сұрақтары
Кемпірқосақ жартылай шеңбер тәрізді түрлі-түсті лента түрінде көрінеді. Төмендегі кемпірқосақтың төрт түсінің дұрыс реті, ең кішісінен ең үлкен радиусына дейін,...
A. қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл
B. көк, күлгін, жасыл, сары
C. жасыл, көк, индиго, күлгін
D. индиго, көк, жасыл, сары
Талқылау
Кемпірқосақ түстерінің реті қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін.
Қызыл жарықтың толқын ұзындығы ең ұзын, ал күлгін жарықтың толқын ұзындығы ең қысқа. Әрбір жарық түсінің ауытқуы оның толқын ұзындығына байланысты.
Ақ күн сәулесі жаңбыр тамшыларымен шашыраған кезде, ұзын толқын ұзындығы бар жарық азырақ ауытқиды, ал қысқа толқын ұзындығы бар жарық көбірек ауытқиды. Қызыл жарық ең аз ауытқиды, себебі оның толқын ұзындығы ұзынырақ, ал күлгін жарық ең көп ауытқиды, себебі оның толқын ұзындығы қысқарақ, бұл төмендегі диаграммада көрсетілген. Осылайша, бақылаушының көзі қызыл жарықты жоғарғы жағында, ал күлгін жарықты төменгі жағында көреді.
Кемпірқосақ жарықтың барлық түстері ішінара дөңгелек пішінді, мұндағы қызыл жарық шеңбері жоғарғы жағында, сондықтан оның радиусы ең үлкен, ал күлгін жарық шеңбері төменгі жағында, сондықтан оның радиусы ең кіші.
Ең үлкен радиустағы жарық түстерінің реті бойынша ең кіші радиусқа дейін қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго, күлгін түстер жатады.
Дұрыс жауап - D.
11. Су бетіндегі май қабатынан шыққан ашық түстер... оқиғасына байланысты пайда болады.
A. кедергі
B. поляризация
C. дисперсиялық
D. дифракция
Талқылау
Дұрыс жауап - C.
