Nimûneyên Pirsên li ser Gotûbêja Ronahiya Dîtbar
Pendahuluan
Ronahiya dîtbar ew beşa spektruma elektromagnetîk e ku ji çavê mirov re xuya ye. Dirêjahiya pêlê ya ronahiya dîtbar bi qasî 380 heta 740 nanometre ye. Ev ronahî ji rengên cûrbecûr pêk tê ku dikarin bi rêya şikestinê an jî difraksiyonê werin veqetandin. Ev diyarde pir caran di fîzîkê de, bi taybetî di beşa optîkê de, tê lêkolîn kirin.
Ronahî cureyekî enerjiyê ye ku ji bo jiyana rojane girîng e û mijareke sereke ye di gelek pirsgirêkên fîzîkê de. Di vê gotarê de, em ê li ser çend mînakên pirsgirêkan û çawaniya çareserkirina wan ên têkildarî ronahiya xuya nîqaş bikin.
Pirsên Nimûne û Gotûbêj
Pirsa 1: Spektrumê Ronahiya Spî
Prîzma cam ji bo veqetandina tîrêjek ronahiya spî bo rengên pêkhateyên wê tê bikar anîn. Spektuma rengan a ku ji şikestina ronahiya spî di nav prîzmê re çêdibe, ji dirêjahiya pêlê ya herî kurt heta ya herî dirêj, rêz bike.
Nîqaş:
Ronahiya spî ji rengên cuda yên bi dirêjahiya pêlên cuda pêk tê. Dema ku ronahiya spî di nav prîzmayekê re derbas dibe, her pêkhateya rengîn li gorî dirêjahiya pêlê ya xwe bi goşeyên cuda tê tewandin. Rêza rengan ji dirêjahiya pêlê ya herî kurt heta ya herî dirêj ev e:
1. Mor
2. Şîn
3. Kesk
4. Zer
5. Porteqalî
6. Sor
Mor xwedî pêlê herî kurt e (~380 nm) û herî zêde xwar dibe, lê sor xwedî pêlê herî dirêj e (~700 nm) û herî kêm xwar dibe.
Pirsa 2: Indeksa Şkestinê
Ronahîyeke yekreng bi dirêjahiya pêlê 600 nm di navgîneke avê de ye ku îndeksa şikestinê \(n\) ye. Ronahî dikeve navgîneke duyemîn, ango cam bi îndeksa şikestinê ya 1,5. Ger goşeya ketinê di avê de 30 pile be, goşeya şikestinê hesab bikin. Îndeksa şikestinê ya avê 1,33 e.
Nîqaş:
Qanûna Snell bikar bînin, ku dibêje:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Dayîn:
– Îndeksa şikestinê ya avê, \( n_1 = 1,33 \)
– Îndeksa şikestinê ya cama, \( n_2 = 1,5 \)
– Goşeya rûdana di avê de, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Wiha:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
Ji ber ku \(\sin 30^\circ = 0,5\), emrê têxin nav hevkêşeyê:
\[ 1,33 caran 0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Goşeya şikestinê \( \theta_2 \) bibîne:
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \nêzîkî 26,4^\circ \]
Ji ber vê yekê, goşeya şikestinê di cama \(\theta_2\) de nêzîkî 26,4 pileyan e.
Pirsa 3: Destwerdana Ronahî
Du qulên teng ên paralel, ku bi dûrahiya \(d = 0,1\) mm ji hev cuda ne, ji hêla tîrêjek ronahiya yekreng a bi dirêjahiya pêlê \(\lambda = 500\) nm ve têne ronî kirin. Tîrêjê ronahiyê li ser ekranek 2 m ji qulan dûrî şêweyek destwerdanê çêdike. Dûrahiya di navbera du bendên geş ên li pey hev ên li ser ekranê de hesab bike.
Nîqaş:
Ji bo dûrahiya di navbera du bandên geş ên li pey hev di qalibek destwerdana du-çîtikî de, hevkêşeyê bikar bînin:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]
Dayîn:
– Dirêjahiya pêla ronahiyê, \( \lambda = 500 \times 10^{-9} \) metre
– Dûrahiya ji çîtê heta ekranê, \( L = 2 \) metre
– Dûrahiya di navbera her du qulan de, \(d = 0,1 \times 10^{-3} \) metre
Van nirxan biguherînin:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{m} \times 2 \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]
Ji ber vê yekê, mesafeya di navbera du xêzên geş ên li pey hev ên li ser ekranê 0,01 metre an 1 cm ye.
Pirsa 4: Difraksiyona Ronahiyê
Ronahî bi dirêjahiya pêlê \( \lambda = 600 \) nm di nav qulikek bi firehiya \(a = 0,02 \) mm re derbas dibe. Nimûneya difraksiyonê ya encam li ser ekranek 3 metre dûrî qulikê tê girtin. Firehiya benda tarî ya yekem ji navenda nimûneya difraksiyonê hesab bike.
Nîqaş:
Ji bo firehiya benda tarî ya yekem (şêweya difraksiyona yek-çîtikî) hevkêşeyê bikar bînin:
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
Ji bo benda tarî ya yekem, \(m = 1 \):
\[ y = \frac{1 caran 600 caran 10^{-9} \text{m} caran 3 \text{m}}{0,02 caran 10^{-3} \text{m}} \]
Guhertina nirxan:
\[ y = \frac{600 ≤ 10^{-9} \text{m} ≤ 3 \text{m}}{0,02 ≤ 10^{-3} \text{m}} \]
\[ y = \frac{1800 caran 10^{-9} \text{m}}{0,02 caran 10^{-3} \text{m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 90000 \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Ji ber vê yekê, firehiya benda tarî ya yekem ji navenda şêweya difraksiyonê 0,09 metre an 9 cm ye.
Xelasî
Ronahiya dîtbar ew herêma spektruma elektromagnetîk e ku ji hêla çavê mirov ve tê dîtin û ji bo diyardeyên optîkî yên wekî şikestina şeqê, destwerdan û difraksiyonê pir girîng e. Fêmkirina têgehên bingehîn û çareserkirina pirsgirêkên têkildarî van diyardeyan ji bo xwendekar û lêkolîneran pir girîng e. Di vê gotarê de, me çend mînakên pirsgirêkan, bi ravekirinan, nirxandin da ku alîkariya me bikin ku em fêm bikin ka ronahiya dîtbar çawa bi navgînek re têkilî datîne û diyardeyên optîkî yên cûrbecûr çêdike. Bi têgihîştinek çêtir, em dikarin serîlêdanên din ên ronahiya dîtbar di zanist û teknolojiyê de bikolin.
