Beispiller vu Froen a Formelen fir Liichtwellen an der physikalescher Optik
Charakteristike vum Liicht
1. Liicht ass eng elektromagnetesch Well, dofir Liicht….
A. Erlieft keng Reflexioun
B. Erlieft keng Refraktioun
C. Erfuerdert kee Verbreedungsmedium
D. Transportéiert keng Energie bei senger Ausbreedung
Diskussioun
Liicht ass eng Well, dofir gëtt et Reflexioun, Briechung a transportéiert Energie während senger Ausbreedung, genau wéi aner Wellen. Liicht ass eng elektromagnetesch Well, dofir brauch et kee Medium fir sech auszebreeden.
Déi richteg Äntwert ass C.
2. Passt op déi folgend Ausso op:
1. D'Liicht beweegt sech a riichter Linn
2. Liicht ass eng elektromagnetesch Well
3. Liicht kann absorbéiert ginn
4. Liicht dréit eng elektresch Ladung
Déi richteg Ausso iwwer d'Eegeschafte vum Liicht ass ...
A. nëmmen Ausso 1
B. Aussoen 1 an 2
C. Aussoen 1, 2 an 3
D. all Aussoen sinn wouer
Diskussioun
1. Liicht beweegt sech a riichter Linn.
Dës Ausso ass wouer, well obwuel d'Liicht sech wéi eng transversal Well beweegt, ass de Wee vum Liicht eng riicht Linn. Am Thema vun der geometrescher Optik (Reflexioun a Refraktioun vum Liicht) gëtt d'Liicht als e Stral duergestallt, deem säi Bewegungswee eng riicht Linn ass.
2. Liicht ass eng elektromagnetesch Well:
Dës Ausso ass wouer, well Liicht eng elektromagnetesch Well ass, wou d'Ausbreedung vum Liicht kee Medium erfuerdert.
3. Liicht kann absorbéiert ginn:
Dës Ausso stëmmt. Liicht ass eng Zort elektromagnetesch Well. All Wellen, souwuel mechanesch wéi och elektromagnetesch, droen Energie wa se vun enger Plaz op déi aner reesen. Dofir kann en Deel vun der Energie vum Liicht vum Medium absorbéiert ginn, duerch dat et geet. Zum Beispill, wann d'Liicht op e flaache Spigel wandert, gëtt de gréissten Deel vum Liicht reflektéiert, awer e klenge Bestanddeel gëtt vum Spigel absorbéiert.
4. Liicht dréit eng elektresch Ladung:
Dës Ausso ass falsch. Liicht ass eng elektromagnetesch Well, an elektromagnetesch Wellen ginn duerch oszilléierend elektresch a magnéitesch Felder produzéiert. Elektromagnetesch Wellen ginn duerch beschleunegt elektresch Ladungen ausgestraalt.
Déi richteg Äntwert ass C.
Perfekt Reflexioun
3. D'Bild riets weist en Diamant-Bijou, deen ganz deier ass, well d'Liicht, dat vum Diamant reflektéiert gëtt, sou blénkeg ass. Dëst Phänomen gëtt verursaacht duerch…
A. perfekt Refraktioun, wou Liicht vun engem manner dichten Medium an en dichten Medium trëtt
B. perfekt Refraktioun, wou den Afallswénkel méi kleng ass wéi de Randwénkel
C. perfekt Reflexioun, wou d'Liicht vun engem manner dichten Medium an en dichteren Medium kënnt
D. perfekt Reflexioun, wou den Afallswénkel méi grouss ass wéi de Randwénkel
Diskussioun
D'Liicht vun engem Diamant schéngt ze blénken wéinst der Liichtverdeelung an der perfekte Reflexioun. Eng perfekt Reflexioun geschitt wann d'Liicht vun engem Medium mat engem méi héije Breechungsindex an ee mat engem méi niddrege Breechungsindex beweegt. Zum Beispill beweegt sech Liicht vum Diamant (mat engem méi héije Breechungsindex) an d'Loft (mat engem méi niddrege Breechungsindex). Fir dëst besser ze verstoen, kuckt Iech d'Bild hei ënnendrënner un.
Wann Liicht vun engem Medium mat engem groussen Breechungsindex an e Medium mat engem klengen Breechungsindex beweegt, gëtt d'Liicht vun der Normal ewech gebéit. Wann den Afallswénkel (i) méi grouss ass, dann ass de Breechungswénkel (r) méi grouss. Bei engem bestëmmten Afallswénkel ass de Breechungswénkel 90°. Den Afallswénkel, wann de Breechungswénkel 90° ass, gëtt de kritesche Wénkel (θk) oder Grenzwénkel genannt. Wann den Afallswénkel méi grouss ass wéi de kritesche Wénkel oder Grenzwénkel, dann gëtt kee Liicht gebrach; all Liicht gëtt reflektéiert.
Déi richteg Äntwert ass D.
4. Froen zur Nationaler Naturwëssenschaftsolympiad 2011 fir Mëttelschoulen op Regency-/Stadniveau Nr. 39
Déi folgend Phenomeen, déi e Symptom vun enger perfekter Reflexioun ass, ass….
A. Reebou
B. Mirage
C. faarwege Séi
D. Astigmatismus
Diskussioun
Eng Fauteuil gëtt e perfekt Reflexiounsphänomen genannt, well bei dësem Prozess kee Liicht aus der Loft vun der Stroossefläch gebrach gëtt, mä et ausgesäit, wéi wann all d'Liicht vun der Stroossefläch reflektéiert géif ginn. Fauteuils entstinn, well d'Liicht duerch Loftschichten wandert, déi ënnerschiddlech Breechungsindizes hunn, wéinst den ënnerschiddlechen Dichten vun dëse Loftschichten. A Wierklechkeet gëtt d'Liicht net vun der Stroossefläch reflektéiert, mä vu Loftschichten gebrach (gebogen), déi ënnerschiddlech Breechungsindizes hunn.
Déi richteg Äntwert ass B.
5. Froen zur Nationaler Naturwëssenschaftsolympiad 2010 fir Mëttelschoulen op Regency-/Stadniveau Nr. 30
De Bléck op e Uelegfleck op der Uewerfläch vun enger Asphaltstrooss un engem waarmen Dag ass am Fong en totale Reflexiounsereignis, well….
A. De Breechungsindex vun den ieweschte Loftschichten ass méi grouss wéi dee vun den ënneschte Schichten.
B. De Breechungsindex vun den ieweschte Loftschichten ass méi kleng wéi déi vun den ënneschte Schichten.
C. Waasserdrëpsen reflektéieren verschidde Faarwen a verschiddene Reflexiounswénkelen.
D. Waasserdrëpsen briechen ënnerschiddlech Faarwen bei ënnerschiddleche Breechungswénkelen.
Diskussioun
Eng Szen wéi e Uelegfleck op enger Asphaltstrooss un engem waarmen Dag ass e Beispill vun enger Fauteuil. Fauteuile entstinn duerch den Ënnerscheed am Breechungsindex tëscht der Loftschicht no bei der Strooss an der Loftschicht driwwer.
Un engem waarmen Dag erhëtzt d'Stroossefläch d'Loft direkt driwwer, wouduerch d'Loftschicht direkt iwwer der Stroossefläch méi waarm gëtt wéi d'Loftschicht méi wäit uewen. Déi méi waarm Loftschicht erlieft eng méi grouss Volumenausdehnung, wouduerch se manner dicht gëtt (méi niddreg Dicht). Am Géigendeel, déi manner waarm Loftschicht driwwer erlieft manner Volumenausdehnung, wouduerch se méi dicht gëtt (méi héich Dicht). Sou ass déi ënnescht Loftschicht manner dicht, während déi iewescht Loftschicht méi dicht ass.
Well d'Loftschicht ënnen (méi no bei der Stroossefläch) manner dicht ass, beweegt sech d'Liicht méi séier wann et duerch si geet, während d'Loftschicht uewen méi dicht ass, sou datt d'Liicht sech méi lues beweegt wann et duerch si geet.
D'Formel fir de Breechungsindex ass: n = c / v, wou n de Breechungsindex ass, c = Liichtgeschwindegkeet am Vakuum = konstant = 3 x 108 m/s, v = Liichtgeschwindegkeet am Medium. Baséierend op dëser Formel ass c sou festgeluecht, datt wann v méi grouss gëtt, dann gëtt n méi kleng an ëmgekéiert, wann v erofgeet, dann gëtt n méi grouss.
D'Liicht beweegt sech méi séier an der ënneschter Loftschicht (grousst v), sou datt déi ënnescht Loftschicht e méi klenge Breechungsindex (klengt n) huet, während d'Liicht sech an der ieweschter Loftschicht méi lues beweegt (klengt v), sou datt déi iewescht Loftschicht e méi groussen Breechungsindex (grousst n) huet.
Déi richteg Äntwert ass A.
Breechungsindex
6. E siichtbare Liichtstral huet eng Wellelängt vu 510 nm an der Loft. Wann de Liichtstral an e Medium mat engem Breechungsindex vun 1,5 trëtt, ännert sech seng Wellelängt op….
A. 680 nm
B. 510 nm
C. 340 nm
D. 170 nm
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Wellelängt (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 Meter
Breechungsindex (n) = 1,5
Fro: D'Wellenlängt (λ) ännert sech op….
Äntwert:
D'Wellenlängt (λ) ännert sech op 340 Nanometer.
Déi richteg Äntwert ass C.
7. E Fësch gesäit een um Mierbuedem vun engem klore Weier, d'Déift vum Weier ass 2 Meter, de Breechungsindex vum Weier ass 4/3. Wann de Fësch bal senkrecht zur Uewerfläch vum Weier ze gesinn ass, wéi wäit erschéngt de Fësch dann vun der Uewerfläch vum Weier ewech?
A. 1 Meter vun der Uewerfläch vum Pool ewech
B. 1,5 Meter vun der Uewerfläch vum Pool ewech
C. 2 Meter vun der Uewerfläch vum Pool ewech
D. 2,67 Meter vun der Uewerfläch vum Pool ewech
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Breechungsindex vum Pool = 4/3
Pooldéift = 2 Meter
Fro: Wéi wäit kann de Fësch vun der Uewerfläch vum Weier gesi ginn?
Äntwert:
Scheinbar Distanz = 1 : n (real Distanz)
Scheinbar Distanz = 1 : 4/3 (2 Meter)
Scheinbar Distanz = 1 x 3/4 (2 Meter)
Scheinbar Distanz = 3/4 (2 Meter)
Scheinbar Distanz = 6/4
Scheinbar Distanz = 1,5 Meter
D'Distanz vum Fësch, deen vun der Uewerfläch vum Weier sichtbar ass = 1,5 Meter
Déi richteg Äntwert ass B.
8. Liicht kann an engem Kanal iwwerdroe ginn, deem säi Breechungsindex am Verhältnes zu der Ëmwelt… ass.
A. > 1
B. = 1
C. < 1
D. = 0
Diskussioun
Breechungsindex vum Vakuum = 1,0000
De Breechungsindex vun engem Medium ass méi grouss wéi de Breechungsindex vun engem Vakuum.
Déi richteg Äntwert ass A.
Streuung vum Liicht
9. De Streifwénkel ass de Wénkel tëscht zwou Faarwe vu monochromateschem Liicht, deen am Fall vun… entsteet.
A. Polariséierung vum Liicht
B. Liichtabsorptioun
C. Streuung vum Liicht
D. Diffraktioun vum Liicht
Diskussioun
Monochromatescht Liicht ass Liicht, dat eng eenzeg Faarf oder Wellelängt huet. Wäisst Liicht, wéi Sonneliicht, ass eng Kombinatioun vun alle Faarwen, all mat enger anerer Wellelängt oder Frequenz. Den Opdeelung vu wäissem Liicht an dat siichtbaart Spektrum (rout, orange, giel, gréng, blo, indigo a violett) gëtt Liichtdispersioun genannt.
Liichtverdeelung kann duerch Prismen, Waasserdrëpsen oder aner Objeten erreecht ginn. Reebouen sinn e Beispill fir Liichtverdeelung am Alldag, wou Sonneliicht duerch Reendrëpsen verstreet gëtt.
Déi richteg Äntwert ass C.
10. Froen zur Nationaler Naturwëssenschaftsolympiad 2011 fir Mëttelschoulen op Regency-/Stadniveau Nr. 60
E Reebou erschéngt als e faarwegt Band a Form vun engem deelweise Krees. Déi richteg Reiefolleg vun de véier Reeboufaarwen hei ënnendrënner, vum klengsten bis zum gréissten Radius, ass…
A. rout, orange, giel, gréng
B. blo, violett, gréng, giel
C. gréng, blo, indigo, violett
D. indigo, blo, gréng, giel
Diskussioun
D'Reiefolleg vun de Reeboufaarwe ass rout, orange, giel, gréng, blo, indigo a violett.
Rout Liicht huet déi längst Wellelängt, während violett Liicht déi kierzt huet. D'Oflenkung vun all Liichtfaarf hänkt vun hirer Wellelängt of.
Wann wäisst Sonneliicht duerch Reendrëpsen zerstreet gëtt, gëtt Liicht mat méi laange Wellelängten manner ofgelenkt, während Liicht mat méi kuerze Wellelängten méi ofgelenkt gëtt. Rout Liicht gëtt am mannsten ofgelenkt, well seng Wellelängt méi laang ass, während violett Liicht am meeschten ofgelenkt gëtt, well seng Wellelängt méi kuerz ass, wéi am Diagramm hei ënnendrënner gewisen. Sou gesäit d'A vum Beobachter dat rout Liicht uewen an dat violett Liicht ënnen.
All Faarwe vum Reebouliicht sinn deelweis kreesfërmeg a Form, wou de roude Liichtkrees uewen ass, also dee gréisste Radius huet, während de violette Liichtkrees ënnen ass, also dee klengste Radius huet.
D'Reiefolleg vun de Liichtfaarwe vum gréissten bis zum klengsten Radius ass rout, orange, giel, gréng, blo, indigo, violett.
Déi richteg Äntwert ass D.
11. Déi hell Faarwen vun der Uelegschicht op der Uewerfläch vum Waasser entstinn wéinst dem Evenement...
A. Interferenz
B. Polariséierung
C. dispersi
D. Diffraktioun
Diskussioun
Déi richteg Äntwert ass C.
