Пример прашања за дискусија за видлива светлина
Пендахулуан
Видливата светлина е делот од електромагнетниот спектар видлив за човечкото око. Опсегот на бранови должини на видливата светлина е приближно од 380 до 740 нанометри. Оваа светлина се состои од различни бои кои можат да се одделат преку прекршување или дифракција. Овој феномен често се изучува во физиката, особено во поглавјето за оптика.
Светлината е форма на енергија неопходна за секојдневниот живот и клучна тема во различни физички проблеми. Во оваа статија, ќе разгледаме неколку примери на проблеми и како да ги решиме поврзани со видливата светлина.
Пример прашања и дискусија
Прашање 1: Спектар на бела светлина
Стаклена призма се користи за одвојување на сноп бела светлина во неговите составни бои. Наведете го спектарот на бои што произлегува од прекршувањето на белата светлина низ призмата, од најкратката до најдолгата бранова должина.
Пембахасан:
Белата светлина е составена од различни бои со различни бранови должини. Кога белата светлина поминува низ призма, секоја компонента на бојата е свиткана под различен агол во зависност од нејзината бранова должина. Редоследот на боите од најкратката до најдолгата бранова должина е:
1. Виолетова
2. Сина
3. Зелена
4. Жолта
5. Портокалова
6. Црвена
Виолетовата боја има најкратка бранова должина (~380 nm) и е најмногу отклонета, додека црвената боја има најдолга бранова должина (~700 nm) и е најмалку отклонета.
Прашање 2: Индекс на прекршување
Монохроматска светлина со бранова должина од 600 nm се наоѓа во средина од вода со индекс на прекршување од \(n\). Светлината влегува во втора средина, имено стакло со индекс на прекршување од 1,5. Пресметајте го аголот на прекршување ако аголот на инциденца во водата е 30 степени. Индексот на прекршување на водата е 1,33.
Пембахасан:
Користете го Снеловиот закон, кој вели дека:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Со оглед на:
– Индекс на прекршување на вода, \(n_1 = 1,33 \)
– Индекс на прекршување на стакло, \(n_2 = 1,5 \)
– Агол на инциденца во вода, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Значи:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
Бидејќи \(\sin 30^\circ = 0,5\), заменете во равенката:
\[ 1,33 \times 0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Пронајдете го аголот на прекршување \( \theta_2 \):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \approx 26,4^\circ \]
Значи, аголот на прекршување во стаклото (theta_2) е околу 26,4 степени.
Прашање 3: Интерференција на светлината
Два тесни паралелни прорези, одделени со растојание \(d = 0,1 \) mm, се осветлени со зрак монохроматска светлина со бранова должина од \(\lambda = 500 \) nm. Светлосниот зрак создава интерферентен образец на екран оддалечен 2 m од прорезите. Пресметајте го растојанието помеѓу два последователни светли ленти на екранот.
Пембахасан:
Користете ја равенката за растојанието помеѓу две последователни светли ленти во интерферентен шаблон со два процепа:
\[ \Делта y = \frac{\lambda L}{d} \]
Со оглед на:
– Бранова должина на светлината, (≤ 500 x 10^{-9}) метри
– Растојание од процепот до екранот, \( L = 2 \) метри
– Растојанието помеѓу двата прореза, (d = 0,1 x 10^{-3}) метри
Заменете ги овие вредности:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{m} \times 2 \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Делта y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ \Делта y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Делта y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Делта y = 10^{-1} \]
\[ \Делта y = 0,01 \text{ m} \]
Значи, растојанието помеѓу две последователни светли ленти на екранот е 0,01 метар или 1 см.
Прашање 4: Дифракција на светлината
Светлината со бранова должина од ≤ ...
Пембахасан:
Користете ја равенката за ширината на првата темна лента (шема на дифракција со еден процеп):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
За првиот темен опсег, \(m = 1 \):
\[ y = \frac{1 ≤ 600 ≤ 10^{-9} m ≤ 3 m ≤ 0,02 ≤ 10^{-3} m]
Замена на вредности:
\[ y = \frac{600 × 10^{-9} м = 3 м = 0,02 × 10^{-3} м]
\[ y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{m} \]
\[ y = 90000 \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Значи, ширината на првата темна лента од центарот на дифракцискиот образец е 0,09 метри или 9 см.
Заклучок
Видливата светлина е регионот од електромагнетниот спектар што може да се забележи со човечкото око и е клучен за оптички феномени како што се прекршување, интерференција и дифракција. Разбирањето на основните концепти и можноста за решавање проблеми поврзани со овие феномени е клучно за студентите и истражувачите. Во оваа статија, разгледавме неколку примери на проблеми, заедно со објаснувања, за да ни помогнат да разбереме како видливата светлина комуницира со медиумот и произведува различни оптички феномени. Со подобро разбирање, можеме да истражиме понатамошни примени на видливата светлина во науката и технологијата.
