Примери за прашања и формули за светлосни бранови во физичката оптика
Карактеристики на светлината
1. Светлината е електромагнетен бран, затоа светлината…
A. Не доживува рефлексија
Б. Не доживува рефракција
C. Не бара медиум за размножување
D. Не носи енергија при своето ширење
Дискусија
Светлината е бран, затоа, таа се рефлектира, прекршува и носи енергија за време на нејзиното ширење, исто како и другите бранови. Светлината е електромагнетен бран, па затоа не ѝ е потребен медиум за ширење.
Точниот одговор е Ц.
2. Обрнете внимание на следната изјава:
1. Светлината се движи праволиниски
2. Светлината е електромагнетен бран
3. Светлината може да се апсорбира
4. Светлината носи електричен полнеж
Точната изјава за својствата на светлината е...
А. само изјава 1
Б. изјави 1 и 2
C. искази 1, 2 и 3
D. сите тврдења се точни
Дискусија
1. Светлината се движи праволиниски.
Ова тврдење е точно бидејќи иако светлината се движи како попречен бран, патот на светлината е права линија. Во темата за геометриска оптика (рефлексија и прекршување на светлината), светлината е прикажана како зрак чиј пат на движење е права линија.
2. Светлината е електромагнетен бран:
Ова тврдење е точно бидејќи светлината е електромагнетен бран, каде што ширењето на светлината не бара медиум.
3. Светлината може да се апсорбира:
Оваа изјава е точна. Светлината е вид на електромагнетен бран. Сите бранови, и механички и електромагнетни, носат енергија додека патуваат од една до друга локација. Затоа, дел од енергијата на светлината може да се апсорбира од медиумот низ кој минува. На пример, кога светлината патува кон рамно огледало, поголемиот дел од светлината се одбива, но мал дел се апсорбира од огледалото.
4. Светлината носи електричен полнеж:
Ова тврдење е лажно. Светлината е електромагнетен бран, а електромагнетните бранови се создаваат со осцилирачки електрични и магнетни полиња. Електромагнетните бранови се емитуваат со забрзување на електричните полнежи.
Точниот одговор е Ц.
Совршен одраз
3. Сликата од десно прикажува дијамантски накит кој е многу скап бидејќи светлината што ја рефлектира дијамантот е толку блескава. Овој феномен е предизвикан од…
A. совршено прекршување каде што светлината влегува од помалку густа средина во погуста средина
Б. совршена прекршување каде што аголот на инциденца е помал од граничниот агол
C. совршена рефлексија каде што светлината доаѓа од помалку густа средина кон погуста средина
D. совршена рефлексија каде што аголот на инциденца е поголем од граничниот агол
Дискусија
Светлината од дијамантот изгледа како да светка поради дисперзија на светлината и совршена рефлексија. Совршена рефлексија се јавува кога светлината се движи од медиум со повисок индекс на прекршување кон медиум со понизок индекс на прекршување. На пример, светлината се движи од дијамант (со повисок индекс на прекршување) во воздух (со понизок индекс на прекршување). За подобро да го разберете ова, испитајте ја сликата подолу.
Кога светлината се движи од средина со голем индекс на прекршување во средина со мал индекс на прекршување, светлината се свиткува од нормалата. Ако аголот на инциденца (i) е поголем, тогаш и аголот на прекршување (r) е поголем. Под одреден агол на инциденца, аголот на прекршување е 90°. Аголот на инциденца кога аголот на прекршување е 90° се нарекува критичен агол (θk) или граничен агол. Ако аголот на инциденца е поголем од критичниот агол или граничниот агол, тогаш ниедна светлина не се прекршува; целата светлина се одбива.
Точниот одговор е Д.
4. Прашања за Националната олимпијада по природни науки 2011 за средни училишта на ниво на Регентство/Град бр. 39
Следниот феномен, кој е симптом на совршена рефлексија, е…
А. виножито
Б. мираж
C. обоено езеро
D. астигматизам
Дискусија
Миражот се нарекува феномен на совршена рефлексија бидејќи во овој процес, ниедна светлина што доаѓа од воздухот не се прекршува од површината на патот, туку се чини како целата светлина да се рефлектира од површината на патот. Миражите се јавуваат бидејќи светлината патува низ слоеви на воздух кои имаат различни индекси на прекршување поради различните густини на овие слоеви на воздух. Всушност, светлината не се рефлектира од површината на патот, туку се прекршува (искривува) од слоеви на воздух кои имаат различни индекси на прекршување.
Точниот одговор е Б.
5. Прашања за Националната олимпијада по природни науки 2010 за средни училишта на ниво на Регентство/Град бр. 30
Глетката на нафтена дамка на површината на асфалтен пат во жежок ден е во суштина настан на целосно рефлектирање бидејќи…
A. Индексот на прекршување на горните слоеви на воздухот е поголем од оној на долните слоеви.
Б. Индексот на прекршување на горните слоеви на воздухот е помал од оној на долните слоеви.
C. Капките вода рефлектираат различни бои под различни агли на рефлекција.
D. Капките вода прекршуваат различни бои под различни агли на прекршување.
Дискусија
Пример за привидение е сцена како нафтена дамка на асфалтен пат во топол ден. Примери за привидение се јавуваат поради разликата во индексот на прекршување помеѓу слојот воздух во близина на патот и слојот воздух над него.
Во жежок ден, површината на патот го загрева воздухот директно над неа, што го прави слојот воздух директно над површината на патот потопол од слојот воздух подалеку низводно. Потоплиот слој воздух доживува поголема волуменска експанзија, што го прави помалку густ (помала густина). Спротивно на тоа, слојот помалку топол воздух над него доживува помала волуменска експанзија, што го прави погуст (поголема густина). Значи, долниот слој воздух е помалку густ, додека горниот слој воздух е погуст.
Бидејќи слојот воздух на дното (поблиску до површината на патот) е помалку густ, светлината се движи побрзо кога поминува низ него, додека слојот воздух на врвот е погуст, па светлината се движи побавно кога поминува низ него.
Формулата за индексот на прекршување е: n = c / v, каде што n е индексот на прекршување, c = брзина на светлината во вакуум = константа = 3 x 108 m/s, v = брзина на светлината во медиумот. Врз основа на оваа формула, c е фиксирано така што ако v се зголеми, тогаш n се намали и обратно, ако v се намали, тогаш n се зголеми.
Светлината се движи побрзо во долниот воздушен слој (големо v), така што долниот воздушен слој има помал индекс на прекршување (мал n), додека светлината се движи побавно во горниот воздушен слој (мал v), така што горниот воздушен слој има поголем индекс на прекршување (голем n).
Точниот одговор е А.
индекс на прекршување
6. Видливиот светлосен зрак има бранова должина од 510 nm во воздух. Ако светлосниот зрак влезе во медиум со индекс на прекршување од 1,5, неговата бранова должина се менува во….
А. 680 нм
Б. 510 nm
C. 340 nm
Д. 170 nm
Дискусија
Познато е дека:
Бранова должина (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 метар
Индекс на прекршување (n) = 1,5
Прашање: Брановата должина (λ) се менува во….
Одговор:
Брановата должина (λ) се менува на 340 нанометри.
Точниот одговор е Ц.
7. На морското дно на бистар базен се гледа риба, длабочината на базенот е 2 метри, индексот на прекршување на базенот е 4/3. Ако рибата се гледа речиси нормално на површината на базенот, колку далеку се гледа рибата од површината на базенот?
A. 1 метар од површината на базенот
Б. 1,5 метри од површината на базенот
C. 2 метри од површината на базенот
Д. 2,67 метри од површината на базенот
Дискусија
Познато е дека:
Индекс на прекршување на базенот = 4/3
Длабочина на базенот = 2 метри
Прашање: Колку далеку може да се види рибата од површината на езерцето?
Одговор:
Привидно растојание = 1 : n (вистинско растојание)
Привидно растојание = 1 : 4/3 (2 метри)
Привидно растојание = 1 x 3/4 (2 метри)
Привидно растојание = 3/4 (2 метри)
Привидно растојание = 6/4
Видливо растојание = 1,5 метри
Растојанието на рибата видливо од површината на езерцето = 1,5 метри
Точниот одговор е Б.
8. Светлината може да се пренесе низ канал чиј индекс на прекршување во однос на околината е….
А. > 1
Б. = 1
C. < 1
Д. = 0
Дискусија
Индекс на прекршување на вакуум = 1,0000
Индексот на прекршување на медиумот е поголем од индексот на прекршување на вакуумот.
Точниот одговор е А.
Дисперзија на светлината
9. Аголот на дисперзија е аголот помеѓу две бои на монохроматска светлина што се јавува во случај на….
A. поларизација на светлината
Б. апсорпција на светлина
C. дисперзија на светлината
D. дифракција на светлината
Дискусија
Монохроматската светлина е светлина што има една боја или бранова должина. Белата светлина, како сончевата светлина, е комбинација од сите бои, секоја со различна бранова должина или фреквенција. Разградувањето на белата светлина во видливиот спектар (црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, индиго и виолетова) се нарекува дисперзија на светлината.
Дисперзија на светлината може да се постигне со призми, капки вода или други предмети. Виножитата се пример за дисперзија на светлината во секојдневниот живот, каде што сончевата светлина се дисперзира со капки дожд.
Точниот одговор е Ц.
10. Прашања за Националната олимпијада по природни науки 2011 за средни училишта на ниво на Регентство/Град бр. 60
Виножитото се појавува како шарена лента во облик на делумен круг. Точниот редослед на четирите бои на виножитото подолу, од најмал до најголем радиус, е…
A. црвена, портокалова, жолта, зелена
Б. сина, виолетова, зелена, жолта
C. зелена, сина, индиго, виолетова
D. индиго, сина, зелена, жолта
Дискусија
Редоследот на боите на виножитото е црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, индиго и виолетова.
Црвената светлина има најдолга бранова должина, додека виолетовата светлина има најкратка. Отклонувањето на секоја боја на светлина зависи од нејзината бранова должина.
Кога белата сончева светлина е распрскана од капки дожд, светлината со подолги бранови должини се отклонува помалку, додека светлината со пократки бранови должини се отклонува повеќе. Црвената светлина се отклонува најмалку бидејќи нејзината бранова должина е подолга, додека виолетовата светлина се отклонува најмногу бидејќи нејзината бранова должина е пократка, како што е прикажано на дијаграмот подолу. Така, окото на набљудувачот ја гледа црвената светлина на врвот и виолетовата светлина на дното.
Сите бои на виножитната светлина се делумно кружни по форма, каде што црвениот круг на светлината е на врвот, па затоа има најголем радиус, додека виолетовиот круг на светлината е на дното, па затоа има најмал радиус.
Редоследот на светлите бои од најголемиот радиус до најмалиот радиус е црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, индиго, виолетова.
Точниот одговор е Д.
11. Светлите бои од слојот масло на површината на водата се јавуваат поради настанот...
А. интерференција
Б. поларизација
C. dispersi
D. дифракција
Дискусија
Точниот одговор е Ц.
