Көрүнүүчү жарыкты талкуулоо боюнча үлгү суроолор
Pendahuluan
Көрүнүүчү жарык - бул электромагниттик спектрдин адам көзүнө көрүнгөн бөлүгү. Көрүнүүчү жарыктын толкун узундугунун диапазону болжол менен 380ден 740 нанометрге чейин. Бул жарык сынуу же дифракция аркылуу бөлүнүүчү ар кандай түстөрдөн турат. Бул кубулуш көбүнчө физикада, айрыкча оптика бөлүмүндө изилденет.
Жарык – күнүмдүк жашоо үчүн маанилүү энергиянын бир түрү жана ар кандай физикалык маселелердин негизги темасы. Бул макалада биз көрүнгөн жарыкка байланыштуу бир нече мисал маселелерди жана аларды кантип чечүүнү талкуулайбыз.
Үлгү суроолор жана талкуу
1-суроо: Ак жарык спектри
Ак жарыктын шооласын анын курамдык түстөрүнө бөлүү үчүн айнек призма колдонулат. Ак жарыктын призма аркылуу сынышынан келип чыккан түс спектрин эң кыска толкун узундугунан эң узунуна чейин тизмектегиле.
Талкуу:
Ак жарык ар кандай толкун узундуктары бар ар кандай түстөрдөн турат. Ак жарык призма аркылуу өткөндө, ар бир түс компоненти толкун узундугуна жараша ар кандай бурчта ийилет. Түстөрдүн эң кыскасынан эң узунуна чейинки тартиби:
1. Кызгылт көк
2. Көк
3. Жашыл
4. Сары
5. Кызгылт сары
6. Кызыл
Кызгылт көк түстүн толкун узундугу эң кыска (~380 нм) жана эң көп бурулуп кетет, ал эми кызыл түстүн толкун узундугу эң узун (~700 нм) жана эң аз бурулуп кетет.
2-суроо: Сынуу көрсөткүчү
Толкун узундугу 600 нм болгон монохроматтык жарык сынуу көрсөткүчү \(n\) болгон суу чөйрөсүндө. Жарык экинчи чөйрөгө, тактап айтканда, сынуу көрсөткүчү 1,5 болгон айнекке кирет. Эгерде суудагы түшүү бурчу 30 градус болсо, сынуу бурчун эсептегиле. Суунун сынуу көрсөткүчү 1,33.
Талкуу:
Снеллдин мыйзамын колдонуңуз, анда мындай деп айтылат:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Берилген:
– Суунун сынуу көрсөткүчү, \( n_1 = 1,33 \)
– Айнектин сынуу көрсөткүчү, \( n_2 = 1,5 \)
– Сууга түшүү бурчу, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Ошентип:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
\(\sin 30^\circ = 0,5\) болгондуктан, аны теңдемеде төмөнкүгө алмаштырыңыз:
\[ 1,33 \0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Сынуу бурчун тапкыла \( \theta_2 \):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \pprox 26,4^\circ \]
Ошентип, айнектеги сынуу бурчу \( \theta_2 \) болжол менен 26,4 градусту түзөт.
3-суроо: Жарыктын интерференциясы
Аралыгы 0,1 мм болгон эки кууш параллель тешик 500 нм толкун узундугуна ээ болгон монохроматтык жарык нуру менен жарыктандырылат. Жарык нуру тешиктерден 2 м алыстыкта жайгашкан экранда интерференциялык үлгүнү пайда кылат. Экрандагы удаалаш эки жарык тилкесинин ортосундагы аралыкты эсептегиле.
Талкуу:
Эки тешиктүү интерференциялык схемадагы эки удаалаш жарык тилкелердин ортосундагы аралык үчүн теңдемени колдонуңуз:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]
Берилген:
– Жарыктын толкун узундугу, \( \лямбда = 500 \көбөйтүү 10^{-9} \) метр
– Тиликтен экранга чейинки аралык, \( L = 2 \) метр
– Эки тешиктин ортосундагы аралык, \( d = 0,1 \убакыт 10^{-3} \) метр
Бул маанилерди алмаштырыңыз:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{m} \times 2 \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Дельта y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Дельта y = 10^{-1} \]
\[ \Дельта y = 0,01 \text{ m} \]
Ошентип, экрандагы удаалаш эки жарык тилкелердин ортосундагы аралык 0,01 метр же 1 см.
4-суроо: Жарыктын дифракциясы
Толкун узундугу 600 нм болгон жарык туурасы 0,02 мм болгон бир тешик аркылуу өтөт. Пайда болгон дифракциялык сүрөт тешиктен 3 метр алыстыктагы экранда тартылат. Дифракциялык сүрөттүн борборунан биринчи караңгы тилкенин туурасын эсептегиле.
Талкуу:
Биринчи караңгы тилкенин туурасы үчүн теңдемени колдонуңуз (бир тешиктүү дифракциялык схема):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
Биринчи караңгы тилке үчүн, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \times 600 \times 10^{-9} \text{m} \times 3 \text{m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{m}} \]
Маанилерди алмаштыруу:
\[ y = \frac{600 \times 10^{-9} \text{m} \times 3 \text{m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{m} \]
\[ y = 90000 \убакыт 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Ошентип, дифракциялык сүрөттүн борборунан чыккан биринчи караңгы тилкенин туурасы 0,09 метр же 9 см.
Корутунду
Көрүнүүчү жарык - бул адам көзү менен байкала турган электромагниттик спектрдин аймагы жана сынуу, интерференция жана дифракция сыяктуу оптикалык кубулуштар үчүн абдан маанилүү. Негизги түшүнүктөрдү түшүнүү жана бул кубулуштарга байланыштуу маселелерди чече билүү студенттер жана изилдөөчүлөр үчүн абдан маанилүү. Бул макалада биз көрүнүүчү жарыктын чөйрө менен кандайча өз ара аракеттенип, ар кандай оптикалык кубулуштарды пайда кыларын түшүнүүгө жардам берүү үчүн бир нече мисал маселелерди, алардын түшүндүрмөлөрүн карап чыктык. Жакшыраак түшүнүү менен, биз көрүнүүчү жарыктын илим жана техникада андан ары колдонулушун изилдей алабыз.
