Beispillfroen iwwer Liichtwellen

11 Beispiller vu Liichtwellen

1. Diffraktiounsgitter

Passt op déi folgend Aussoen op:

(1) Ersetzt d'Raster duerch e Raster mat enger méi grousser Zuel vu Linnen pro Millimeter.

(2) Liicht, dat vu blo op giel fällt

(3) D'Liicht, dat ausgestraalt gëtt, vu rout op gréng änneren

(4) De Bildschierm méi no beim Raster réckelen

Wat an der Ustrengung abegraff ass, d'Breet vum helle Band am Diffraktiounsgitterexperiment ze erhéijen, ass...

Diskussioun

Formel fir Duebelschlitzinterferenz (konstruktiv Interferenz):

D'Breet vum Schlitz (d) ass ganz kleng am Verglach zum Ofstand tëscht dem Schlitz an dem Sieb (L), sou datt de Wénkel ganz kleng ass. De Wénkel ass sou kleng, datt de Wäert vu sin θ no bei der Tangent θ läit.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Informatiounen:

y = Breet vum helle Band, n = Uerdnung, λ = Wellelängt, L = Distanz tëscht dem Gitter an dem Schierm, d = Breet vum Schlitz.

d = 1 / (4000 Linnen / cm) = 0,00025 cm

(1) Ersetzt d'Raster duerch e Raster mat enger méi grousser Zuel vu Linnen pro Millimeter.

Beispill:

d = 1 / (1000 Linnen / cm) = 0,001 cm

d = 1 / (2000 Linnen / cm) = 0,0005 cm

d = 1 / (3000 Linnen / cm) = 0,0003 cm

d = 1 / (4000 Linnen / cm) = 0,00025 cm

Baséierend op dëser Berechnung, wann d'Zuel vun de Linnen pro Millimeter méi grouss ass, dann ass d'Breet vum Schlitz (d) méi kleng. Baséierend op der Formel uewen, wann d'Breet vum Schlitz (d) méi kleng ass, dann ass d'Breet vum helle Band (y) méi grouss.

Dës Ausso ass wouer.

(2) Liicht, dat vu blo op giel fällt

Blott Liicht huet eng méi grouss Frequenz wéi gielt Liicht, ëmgekéiert

Blott Liicht huet eng méi kleng Wellelängt wéi gielt Liicht.

Wann d'Liicht vu blo op giel fällt, gëtt d'Wellenlängt méi grouss.

Baséierend op der Formel uewen, wann d'Wellenlängt méi grouss ass, ass d'Breet vum helle Band (y) méi grouss.

Dës Ausso ass wouer.

(3) D'Liicht, dat ausgestraalt gëtt, vu rout op gréng änneren

Rout Liicht huet eng méi niddreg Frequenz wéi gréngt Liicht, ëmgekéiert

Rout Liicht huet eng méi laang Wellelängt wéi gielt Liicht.

Wann d'Liicht vu rout op gréng fällt, gëtt d'Wellenlängt méi kleng.

Baséierend op der Formel uewen, wann d'Wellenlängt méi kleng ass, ass d'Breet vum helle Band (y) méi kleng.

Dës Ausso ass falsch.

(4) De Bildschierm méi no beim Raster réckelen

Wann de Bildschierm méi no beim Raster réckelt, gëtt d'L reduzéiert. Baséierend op der Formel uewen, wann den Ofstand tëscht dem Raster an dem Bildschierm (L) méi kleng ass, ass d'Breet vum helle Band (y) méi kleng.

Dës Ausso ass falsch.

2. Diffraktioun vum Liicht

An engem Liichtdiffraktiounsexperiment mat engem 4.500 Linnen.cm⁻¹ ^Gitter , op engem Schierm, deen an enger Distanz L vum Gitter placéiert ass, ass den Ofstand vum helle Band vun zweeter Uerdnung 1 mm. Wann dat benotzt Gitter duerch en anert Gitter mat 5.400 Linnen.cm⁻¹ ersat gëtt ^, dann ass den Ofstand vum helle Band vun zweeter Uerdnung, gemooss vum zentralen helle Band...

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

C. 1,2 mm

D. 1,6 mm

E. 2,2 mm

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

d ₁ = 1 / (4500 Linnen / cm) = 1/4500 cm

n² = ₁

y ₁ = 1 mm = 0,1 cm

d2 = 1 / (5400 Linnen / cm ₎ = 1/5400 cm

n² = ₂

Gefrot: y ₂

Äntwert:

Formel fir Duebelschlitzinterferenz (konstruktiv Interferenz):

d sin θ = n λ

D'Breet vum Schlitz ass ganz kleng am Verglach zum Ofstand tëscht dem Schlitz an dem Schirm, sou datt de Wénkel ganz kleng ass. De Wénkel ass sou kleng, datt de Wäert vu Sin Theta no beim Tangent Theta läit.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d (y / L) = n λ

dy = nλL

Informatiounen:

d = Schlitzbreet, y = Distanz tëscht dem zentralen Liicht an dem Liicht vun der n-ter Uerdnung, n = Uerdnung, λ = Wellelängt, L = Distanz tëscht dem Gitter an dem Schierm.

Experiment 1:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/4500)(0,1) = (2) λ L

0,1 / 4500 = (2) λ L

0,1 / (2)(4500) = λL

0,1 / 9000 = λ L

Experiment 2:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/5400)(y² ₎ = (2) λL

y² _/ 5400 = (2) λL

y² _/ ( 2)(5400) = λL

y² _{/ 10.800} = λL

D'Wellenlängt vum benotzte Liicht (λ) ass déiselwecht an den Ofstand tëscht dem Gitter an dem Schierm (L) ass och déiselwecht.

λL = λL

0,1 / 9000 = _y² / 10.800

(0,1)(10.800) = ( _y² )(9000)

1080 = y² ₍ 9000)

y² = 1080 / ₉₀₀₀

y² = 0,12 _cm

y² = 1,2 _mm

Déi richteg Äntwert ass C.

Liichtinterferenz

3. Zwee schmuel Schlitzer, déi mat engem Ofstand vun 2 mm vuneneen getrennt sinn, gi senkrecht beliicht. Op engem Bildschierm, deen 1 Meter vun de Schlitzer ewech ass, gëtt eng véiert hell Linn geformt, déi 1 mm vun der zentraler heller Linn ewech läit. D'Wellenlängt vum benotzte Liicht ass…

A. 24 x ^10-6 m

B. 8,0 x ^10-6 m

C. 3,7 x ^10-6 m

D. 2,0 x ^10-6 m

E. 0,5 x ^10-6 m

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Distanz tëscht de Schlitzer (d) = 2 mm = 2 x ^10-3 Meter

Uerdnung (n) = 4

Distanz tëscht dem Écran an der Spalt (l) = 1 Meter

Distanz vun der 4. heller Linn vun der zentraler heller Linn (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^Meter = ^10⁻³ Meter

Fro: Wellelängt vum Liicht ( λ)

Äntwert:

Formel fir Duebelschlitzinterferenz (konstruktiv Interferenz):

d sin θ = n λ

Den Ofstand tëscht de Schlitzer ass méi kleng wéi den Ofstand tëscht de Schlitzer an dem Sieb, sou datt de Wénkel ganz kleng ass. De Wénkel ass ganz kleng, sou datt de Wäert vu sin θ no beim ta ngen θ läit.

Wellelängt vum Liicht ( λ):

Déi richteg Äntwert ass E.

4. Am Young sengem Experiment goufen zwou schmuel Schlitzer benotzt, all 3 mm vuneneen ewech, an e Schirm gouf 1 m vun de Schlitzer ewech placéiert. Wann dat sechst Liicht op enger Distanz vun 1 mm vum zentralen Liicht produzéiert gëtt, dann ass d'Wellenlängt vum benotzte Liicht...

A. 0,5 x ^10-6 m

B. 2,0 x ^10-6 m

C. 3,7 x ^10-6 m

D. 8,0 x 10 ^-6 m

E. 24 x 10 ^-6 m

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Distanz tëscht de Schlitzer (d) = 3 mm = 3 x ^10-3 Meter

Uerdnung (n) = 6

Distanz tëscht dem Écran an der Spalt (l) = 1 Meter

Distanz vun der 6. heller Linn vun der zentraler heller Linn (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^Meter = ^10⁻³ Meter

Fro: Wellelängt vum Liicht ( λ)

Äntwert:

Wellelängt vum Liicht ( λ):

Déi richteg Äntwert ass A.

Charakteristike vu Liichtwellen

5. Charakteristike vu Wellen:

(1) Längswellenform

(2) kann refraktéieren

(3) kann interferéieren

(4) kann polariséiert ginn

(5) seng Ausbreedung erfuerdert e Medium

Déi uewe genannte Ausso, déi eng Charakteristik vu Liichtwellen ass, ass d'Zuel ...

A. (1), (2) an (3)

B. (1), (2) an (4)

C. (1), (3) an (5)

D. (2), (3) an (4)

E. (2), (2) an (5)

Diskussioun

Déi richteg Äntwert ass D.

6. Fro Nr. 29 fir den nationale Examen SMA/MA Physik 2015/2016

Passt op déi folgend Ausso op!

(1) Kann stéieren

(2) Polariséierung erliewen

(3) Diffraktioun erliewen

(4) Schleichen ouni Medium

(5) Kann reflektéiert ginn

Déi richteg Ausso uewen iwwer d'Eegeschafte vu Schallwellen ass...

A. (1), (2) an (3)

B. (1), (3) an (5)

C. (1), (4) an (5)

D. (2), (3) an (4)

E. (3), (4) an (5)

Diskussioun

(2) Polariséierung gëtt duerch transversal Wellen erlieft. Schallwellen si longitudinal Wellen.

(4) Wellen, déi sech ouni Medium ausbreeden, sinn nëmmen elektromagnetesch Wellen, Schallwellen sinn mechanesch Wellen, déi e Medium brauchen, fir sech auszebreeden.

Déi richteg Äntwert ass B.

Diffraktiounsgitter

7. En Diffraktiounsgitter huet 4.000 Linnen pro cm. Monochromatescht Liicht gëtt op d'Gitter geschéngt a produzéiert eng hell Linn vun zweeter Uerdnung. Wann den Ofwäichungswénkel 30 ^° ass , dann ass d'Wellenlängt vum Liicht… (1 Å = 10⁻⁴ ^-10⁻⁴ m)

A. 8.000 Å

B. 6.250 Å

Ongeféier 5.000 Å

D. 4.500 Å

4.000 Å (ëstlech)

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Gitterkonstant (d) = 1 / (4000 Linnen / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ ^cm = 2,5 x ^10⁻⁶ Meter

Uerdnung (n) = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = 10⁻⁴ ^-10⁻¹ m

Fro: Wellelängt vum Liicht (λ)

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass B.

8. E Stral vu monochromateschem Liicht mat enger Wellelängt vun 2,5.10 × 7⁻⁶ ^m trëfft op e Gitter, dat aus 10.000 Kratzer/cm besteet. Wéi en Wénkel ass déi hell Linn vun zweeter Uerdnung?

A. 30 ^Auer

B. 37 ^o

C. 45 ^o

D. 53 ^o

O. 60 ^o

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Gitterkonstant (d) = 1 / (10.000 Linnen / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ ^cm = 1 x ^10⁻⁶ Meter

Uerdnung (n) = 2

Wellelängt vum Liicht (λ) = 2,5 x ^10⁻⁶ Meter

Gefrot: Wénkel (θ)

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass A.

9. Duebel Schlitzinterferenz

E Stral vu gielem Liicht gëtt op zwou Schlitzer falen gelooss, wouduerch siichtbar Interferenzen um Bildschierm entstinn. Aus der folgender Ausso:

(1) De helle Band gëtt méi breet, wann gielt Liicht duerch blo ersat gëtt.

(2) De helle Band gëtt méi breet, wann den Ofstand tëscht de Schlitzer reduzéiert gëtt.

( 3) Wat méi wäit vum zentralen Liicht ewech ass, wat méi kleng d'Intensitéit ass.

(4) wat méi wäit vum zentralen Liicht ewech ass, wat d'Intensitéit konstant bleift.

Déi richteg Ausso ass…

A. (1), (3) an (4)

Nëmmen B. (1) an (3)

Nëmmen C. (1) an (4)

Nëmmen D. (2) an (3)

Nëmmen E. (2) an (4)

Diskussioun

Den Ofstand tëscht de Schlitzer ass méi kleng wéi den Ofstand tëscht de Schlitzer an dem Sieb, sou datt de Wénkel ganz kleng ass. De Wénkel ass ganz kleng, sou datt de Wäert vu sin θ no beim ta ngen θ läit.

Formel fir Duebelschlitzinterferenz (konstruktiv Interferenz)

Informatiounen:

d = Distanz tëscht de Schlitzer, y = Distanz vun der n-ter heller Linn vun der zentraler heller Linn, l = Distanz tëscht dem Bildschierm an dem Schlitz, n = Uerdnung, λ = p Wellelängt vum Liicht.

(1) De helle Band gëtt méi breet, wann gielt Liicht duerch blo ersat gëtt.

Baséierend op dëser Formel ass d'Zuel vun den helle Linnen (n) ëmgekéiert proportional zu der Wellelängt ( λ). Wann d'Wellelängt méi kleng ass, ass d'Zuel vun den helle Linnen (n) méi grouss. Giel Liicht huet eng méi laang Wellelängt (méi niddreg Frequenz) wéi blo Liicht. Wann gielt Liicht duerch blo Liicht ersat gëtt, ass d'Wellelängt méi kleng, sou datt d'Zuel vun den helle Linnen (n) méi grouss ass.

Dës Ausso ass wouer.

(2) De helle Band gëtt méi breet, wann den Ofstand tëscht de Schlitzer reduzéiert gëtt.

Baséierend op der Formel hei uewen ass den Ofstand tëscht de Schlitzer (d) direkt proportional zu der Zuel vun den helle Linnen (n). Wann den Ofstand tëscht de Schlitzer reduzéiert gëtt, geet d'Zuel vun den helle Linnen (n) erof.

Dës Ausso ass falsch.

(3) Wat méi wäit vum zentralen Liicht ewech ass, wat méi kleng d'Intensitéit ass.

D'Intensitéit hänkt mam Hellegkeetsniveau zesummen. D'Intensitéit ass ëmgekéiert proportional zur Distanz; wat méi grouss d'Distanz, wat méi niddreg d'Intensitéit (wat méi däischter d'Liicht ass).

Dës Ausso ass wouer.

(4) Wat méi wäit vum zentralen Liicht ewech ass, wat d'Intensitéit konstant bleift.

Dës Ausso ass falsch.

Déi richteg Äntwert ass B.

10. E Stral vu monochromateschem Liicht mat enger Wellelängt vu 5.10-7 ^m gëtt senkrecht zum Gitter geriicht. Wann den Ofstand tëscht dem Bildschierm an dem Gitter 2 m ass an e Liicht vun drëtter Uerdnung op der Bildschierm op enger Distanz vun 150 cm vum zentralen Liicht fällt, dann ass den Ofstand tëscht de Schlitzer….

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

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:
Wellelängt (λ) = 5 x 10^-7 Meter
l = 2 Meter
n = 3
y = 150 cm = 1,5 Meter
Gefrot: Gitterkonstant
Äntwert:

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

Distanz tëscht de Lächer:
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) Meter
d = (0,2)(10^-5) Meter
d = 2.10^-6 Meter
Déi richteg Äntwert ass C.

11. E monochromatesche Liichtstral mat enger Wellelängt vu 500 nm (1 nano = 10⁻⁶ ⁾ fält senkrecht op d'Gitter . Wann dat véiert Liicht en Ofwäichungswénkel vun 30 ^° bildt , ass d'Zuel vun de Linnen pro cm vum Gitter….

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

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Wellelängt (λ) = 500.10^-9 Meter = 5.10^-7 Meter
θ = 30^o
n = 4
Gefrot: Zuel vun de Linnen pro cm vum Raster
Äntwert:
Distanz tëscht de Lächer:
d sin θ = n λ
d (sënn 30^o) = (4)(5.10^-7)
d (0,5) = 20.10^-7
d = (20.10^-7) / 0,5 ewechzekréien
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  Meter

Zuel vun de Linnen pro cm vum Raster:
x = 1 / 4.10^-6  Meter
x = 0,25.10⁶ Linn / Meter
x = 0,25.10⁶ Linn / 10² cm
x = 0,25.10⁴ Linn / cm
x = 25.10² Linn / cm
x = 2500 Linnen / cm
Déi richteg Äntwert ass B.

Quell vun der Fro:

2015/2016 SMA / MA Physik UNO Froen