Жарық толқындары бойынша мысал сұрақтар

Жарық толқындарының 11 мысалы

1. Дифракциялық тор

Келесі мәлімдемелерге назар аударыңыз:

(1) Торды миллиметрге шаққандағы сызықтар саны көбірек тормен ауыстырыңыз.

(2) Көк түстен сары түске түсетін жарық

(3) Шығарылған жарықты қызылдан жасылға өзгертіңіз

(4) Экранды торға жақындатыңыз

Дифракциялық тор тәжірибесінде жарық жолақтың енін арттыруға не кіреді...

Талқылау

Қос саңылаулы интерференция формуласы (конструктивті интерференция):

Саңылаудың ені (d) саңылау мен экран (L) арасындағы қашықтықпен салыстырғанда өте аз, сондықтан бұрыш өте аз. Бұрыш соншалықты аз, сондықтан sin θ мәні тангенс θ- ға жақын.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Ақпарат:

y = жарық жолағының ені, n = рет, λ = толқын ұзындығы, L = тор мен экран арасындағы қашықтық, d = саңылаудың ені.

d = 1 / (4000 жол / см) = 0,00025 см

(1) Торды миллиметрге шаққандағы сызықтар саны көбірек тормен ауыстырыңыз.

Мысал:

d = 1 / (1000 жол / см) = 0,001 см

d = 1 / (2000 жол / см) = 0,0005 см

d = 1 / (3000 жол / см) = 0,0003 см

d = 1 / (4000 жол / см) = 0,00025 см

Осы есептеуге сүйене отырып, егер миллиметрдегі сызықтар саны көп болса, онда саңылаудың ені (d) кішірек болады. Жоғарыдағы формулаға сүйене отырып, егер саңылаудың ені (d) кішірек болса, онда жарық жолақтың ені (y) үлкенірек болады.

Бұл мәлімдеме рас.

(2) Көк түстен сары түске түсетін жарық

Көк жарықтың жиілігі сары жарыққа қарағанда жоғары, керісінше

Көк жарықтың толқын ұзындығы сары жарыққа қарағанда кішірек.

Егер жарық көктен сарыға түссе, толқын ұзындығы артады.

Жоғарыдағы формулаға сүйене отырып, егер толқын ұзындығы үлкен болса, жарық жолағының ені (y) үлкенірек болады.

Бұл мәлімдеме рас.

(3) Шығарылған жарықты қызылдан жасылға өзгертіңіз

Қызыл жарықтың жиілігі жасыл жарыққа қарағанда төмен, керісінше

Қызыл жарықтың толқын ұзындығы сары жарыққа қарағанда ұзынырақ.

Егер жарық қызылдан жасылға ауысса, толқын ұзындығы кішірейеді.

Жоғарыдағы формулаға сүйене отырып, егер толқын ұзындығы кішірек болса, жарық жолағының ені (y) кішірек болады.

Бұл мәлімдеме қате.

(4) Экранды торға жақындатыңыз

Экранды торға жақындату L мәнін азайтуды білдіреді. Жоғарыдағы формулаға сүйене отырып, тор мен экран арасындағы қашықтық (L) кішірек болса, жарық жолағының ені (y) кішірек болады.

Бұл мәлімдеме қате.

2. Жарықтың дифракциясы

^{4.500 сызық.см -1} торды қолданып жарық дифракциясы экспериментінде тордан L қашықтықта орналастырылған экранда екінші ретті жарық жолағының қашықтығы 1 мм болады. Егер қолданылған тор 5.400 сызық.см ^-1 болатын басқа тормен ауыстырылса , онда орталық жарық жолағынан өлшенген екінші ретті жарық жолағының қашықтығы...

A. 0,6 мм

B. 0,9 мм

C. 1,2 мм

D. 1,6 мм

E. 2,2 мм

Талқылау

Белгілі болғандай:

d ₁ = 1 / (4500 жол / см) = 1/4500 см

n ₁ = 2

у ₁ = 1 мм = 0,1 см

d ₂ = 1 / (5400 жол / см) = 1/ 5400 см

n ₂ = 2

Сұрақ қойылды: y ₂

Жауап:

Қос саңылаулы интерференция формуласы (конструктивті интерференция):

d sin θ = n λ

Саңылаудың ені саңылау мен экран арасындағы қашықтықпен салыстырғанда өте аз, сондықтан бұрыш өте аз. Бұрыш соншалықты аз, сондықтан син тета мәні тангенс тетаға жақын.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d (y / L) = n λ

dy = n λ L

Ақпарат :

d = саңылаудың ені, y = орталық шам мен n-ші ретті шам арасындағы қашықтық, n = ретті, λ = толқын ұзындығы, L = тор мен экран арасындағы қашықтық.

1-тәжірибе:

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

2-тәжірибе:

d ₂ y ₂ = n ₂ λ L

(1/5400)(y2 ₎ = (2) λ L

y ₂ / 5400 = (2) λ L

y ₂ / (2)(5400) = λ L

y ₂ / 10.800 = λ L

Қолданылатын жарықтың толқын ұзындығы (λ) бірдей және тор мен экран арасындағы қашықтық (L) да бірдей.

λ L = λ L

0,1 / 9000 = y ₂ / 10.800

(0,1)(10.800) = ( _y2 )(9000)

1080 = y2 ₍ 9000)

y2 = 1080 / ₉₀₀₀

y2 = _0,12 см

y2 = _1,2 мм

Дұрыс жауап - C.

Жарық интерференциясы

3. Аралары 2 мм қашықтықта орналасқан екі тар саңылау перпендикуляр жарықтандырылған. Саңылаулардан 1 метр қашықтықта орналасқан экранда орталық жарық сызығынан 1 мм қашықтықта орналасқан төртінші жарық сызық пайда болады. Пайдаланылған жарықтың толқын ұзындығы...

A. 24 x 10 ^-6 м

B. 8,0 x 10 ^-6 м

C. 3,7 x 10 ^-6 м

D. 2,0 x 10 ^-6 м

E. 0,5 x 10 ^-6 м

Талқылау

Белгілі болғандай:

Саңылаулар арасындағы қашықтық (d) = 2 мм = 2 x 10 ^-3 метр

(n) реті = 4

Тор мен саңылау арасындағы қашықтық (l) = 1 метр

4-шы жарық сызықтың орталық жарық сызықтан қашықтығы (y) = 1 мм = 1 x 10 ^-3 метр = 10 ^-3 метр

Сұрақ: Жарықтың толқын ұзындығы ( λ)

Жауап:

Қос саңылаулы интерференция формуласы (конструктивті интерференция):

d sin θ = n λ

Саңылаулар арасындағы қашықтық саңылаулар мен экран арасындағы қашықтықтан кіші, сондықтан бұрыш өте аз. Бұрыш өте аз, сондықтан sin θ мәні ta ngen θ мәніне жақын.

Жарық толқын ұзындығы ( λ):

Дұрыс жауап - Е.

4. Янг тәжірибесінде әрқайсысы 3 мм қашықтықта орналасқан екі тар саңылау пайдаланылды және саңылаулардан 1 м қашықтықта экран орналастырылды. Егер алтыншы жарық орталық жарықтан 1 мм қашықтықта пайда болса, онда қолданылған жарықтың толқын ұзындығы...

A. 0,5 x 10 ^-6 м

B. 2,0 x 10 ^-6 м

C. 3,7 x 10 ^-6 м

D. 8,0 x 10 ^-6 м

E. 24 x 10 ^-6 м

Талқылау

Белгілі болғандай:

Саңылаулар арасындағы қашықтық (d) = 3 мм = 3 x 10 ^-3 метр

(n) реті = 6

Тор мен саңылау арасындағы қашықтық (l) = 1 метр

6-шы жарық сызықтың орталық жарық сызықтан қашықтығы (y) = 1 мм = 1 x 10 ^-3 метр = 10 ^-3 метр

Сұрақ: Жарықтың толқын ұзындығы ( λ)

Жауап:

Жарық толқын ұзындығы ( λ):

Дұрыс жауап - А.

Жарық толқындарының сипаттамалары

5. Толқындардың сипаттамалары:

(1) бойлық толқын формасы

(2) сынуы мүмкін

(3) кедергі келтіруі мүмкін

(4) поляризациялануы мүмкін

(5) оның таралуы ортаны қажет етеді

Жарық толқындарының сипаттамасы болып табылатын жоғарыдағы тұжырым - бұл сан...

A. (1), (2) және (3)

B. (1), (2) және (4)

C. (1), (3) және (5)

D. (2), (3) және (4)

E. (2), (2) және (5)

Талқылау

Дұрыс жауап - D.

6. 2015/2016 SMA/MA физика бойынша ұлттық емтихан №29 сұрағы

Келесі мәлімдемеге назар аударыңыз!

(1) Кедергі келтіруі мүмкін

(2) Поляризацияны бастан кешіру

(3) Дифракцияны бастан кешіру

(4) Орташа ортасыз жорғалау

(5) Шағылысуы мүмкін

Дыбыс толқындарының қасиеттері туралы жоғарыдағы дұрыс тұжырым...

A. (1), (2) және (3)

B. (1), (3) және (5)

C. (1), (4) және (5)

D. (2), (3) және (4)

E. (3), (4) және (5)

Талқылау

(2) Поляризация көлденең толқындар арқылы сезіледі. Дыбыс толқындары бойлық толқындар болып табылады.

(4) Ортасыз таралатын толқындар тек электромагниттік толқындар, ал дыбыс толқындары таралуы үшін ортаны қажет ететін механикалық толқындар.

Дұрыс жауап - B.

Дифракциялық тор

7. Дифракциялық тордың 1 см-1-іне 4.000 сызық бар. Монохроматикалық жарық торға түсіп, екінші ретті жарық сызық түзеді. Егер ауытқу бұрышы 30 ^° болса , онда жарықтың толқын ұзындығы... (1 Å = 10 ^-10 м)

A. 8.000 Å

B. 6.250 Å

C. 5.000 Å

D. 4.500 Å

E. 4.000 Å

Талқылау

Белгілі болғандай:

Тор тұрақтысы (d) = 1 / (10 000 сызық / см) = 0,00025 см = 2,5 x 10 ^-4 см = 2,5 x 10 ^-6 метр

(n) реті = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = 10 ^-10 м

Сұрақ: Жарықтың толқын ұзындығы (λ)

Жауап:

Дұрыс жауап - B.

8. Толқын ұзындығы 2,5 10 ^-7 м болатын монохроматикалық жарық сәулесі 10 000 сызат/см2-ден тұратын торға түседі. Екінші ретті жарық сызықтың бұрышы қандай?

A. 30 ^o

B. 37 ^o

C. 45 ^o

D. 53 ^o

E. 60 ^o

Талқылау

Белгілі болғандай:

Тор тұрақтысы (d) = 1 / (10 000 сызық / см) = 0,0001 см = 1 x 10 ^-4 см = 1 x 10 ^-6 метр

(n) реті = 2

Жарықтың толқын ұзындығы (λ) = 2,5 x 10 ^-7 метр

Сұрақ қойылды: Бұрыш (θ)

Жауап:

Дұрыс жауап - А.

9. Қос саңылаулы интерференция

Сары жарық сәулесі екі саңылауға түсіп, экранда көрінетін кедергі тудырады. Келесі тұжырымнан:

(1) Егер сары жарық көк түске ауыстырылса, жарық жолақ кеңейеді

(2) Егер саңылаулар арасындағы қашықтық азайса, жарық жолақ кеңейеді.

( 3) Орталық жарықтан неғұрлым алыс болса, соғұрлым қарқындылығы аз болады.

(4) орталық жарықтан неғұрлым алыстаған сайын, қарқындылық тұрақты болып қалады.

Дұрыс тұжырым...

A. (1), (3) және (4)

B. Тек (1) және (3)

C. Тек (1) және (4)

D. тек (2) және (3)

E. Тек (2) және (4)

Талқылау

Саңылаулар арасындағы қашықтық саңылаулар мен экран арасындағы қашықтықтан кіші, сондықтан бұрыш өте аз. Бұрыш өте аз, сондықтан sin θ мәні ta ngen θ мәніне жақын.

Қос саңылаулы интерференция формуласы (конструктивті интерференция)

Ақпарат :

d = саңылаулар арасындағы қашықтық, y = n-ші жарық сызықтың орталық жарық сызықтан қашықтығы , l = экран мен саңылау арасындағы қашықтық, n = рет, λ = p жарық толқын ұзындығы.

(1) Егер сары жарық көк түске ауыстырылса, жарық жолақ кеңейеді

Осы формулаға сүйене отырып, жарық сызықтар саны (n) толқын ұзындығына ( λ) кері пропорционал. Егер толқын ұзындығы кішірек болса, жарық сызықтар саны (n) көп болады. Сары жарықтың толқын ұзындығы көк жарыққа қарағанда ұзынырақ (жиілігі төмен). Егер сары жарық көк жарықпен ауыстырылса, толқын ұзындығы кішірек болады, сондықтан жарық сызықтар саны (n) көп болады.

Бұл мәлімдеме рас.

(2) Егер саңылаулар арасындағы қашықтық азайса, жарық жолақ кеңейеді.

Жоғарыдағы формулаға сүйене отырып, саңылаулар арасындағы қашықтық (d) жарық сызықтар санына (n) тура пропорционал. Егер саңылаулар арасындағы қашықтық азайса, жарық сызықтар саны (n) азаяды.

Бұл мәлімдеме қате.

(3) Орталық жарықтан неғұрлым алыс болса, соғұрлым оның қарқындылығы аз болады.

Қарқындылық жарықтық деңгейіне байланысты. Қарқындылық қашықтыққа кері пропорционалды; қашықтық неғұрлым үлкен болса, қарқындылық соғұрлым төмен болады (жарық соғұрлым күңгірт болады).

Бұл мәлімдеме рас.

(4) Орталық жарықтан алыстаған сайын қарқындылық тұрақты болып қалады.

Бұл мәлімдеме қате.

Дұрыс жауап - B.

^{10. Толқын ұзындығы 5.10 -7} м болатын монохроматикалық жарық сәулесі торға перпендикуляр бағытталған. Егер экран мен тордың арасындағы қашықтық 2 м болса және экранда орталық жарықтан 150 см қашықтықта үшінші ретті жарық пайда болса, онда саңылаулар арасындағы қашықтық ....

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

Талқылау

Белгілі болғандай:
Толқын ұзындығы (λ) = 5 x 10^-7 Метр
l = 2 метр
n = 3
у = 150 см = 1,5 метр
Сұрақ қойылды: торлы тұрақты
Жауап:

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

Саңылаулар арасындағы қашықтық:
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) метр
d = (0,2)(10)^-5) метр
d = 2.10^-6 Метр
Дұрыс жауап - C.

11. Толқын ұзындығы 500 нм (1 нано = 10 ^{-9 ) монохроматикалық жарық шоғы} торға перпендикуляр түседі . Егер төртінші жарық 30 ^о ауытқу бұрышын құраса , тордың бір см-іне келетін сызықтар саны ....

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

Талқылау
Белгілі болғандай:
Толқын ұзындығы (λ) = 500.10^-9 метр = 5.10^-7 Метр
θ = 30^o
n = 4
Сұрақ қойылды: тордың бір см-іне шаққандағы жолдар саны
Жауап:
Саңылаулар арасындағы қашықтық:
d sin θ = n λ
d (sin 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  Метр

Тордың бір см-іне шаққандағы жолдар саны:
x = 1 / 4.10^-6  Метр
x = 0,25.10⁶ сызық / өлшегіш
x = 0,25.10⁶ жол / 10² cm
x = 0,25.10⁴ сызық / см
x = 25.10² сызық / см
x = 2500 жол/см
Дұрыс жауап - B.

Сұрақ көзі:

2015/2016 SMA/MA Физика БҰҰ сұрақтары