11 eksempler på lysbølger
Vær oppmerksom på følgende utsagn:
(1) Erstatt rutenettet med et rutenett med et større antall linjer per millimeter.
(2) Lys som faller fra blått til gult
(3) Endre lyset som sendes ut fra rødt til grønt
(4) Flytt skjermen nærmere rutenettet
Det som er inkludert i forsøket på å øke bredden på det lyse båndet i diffraksjonsgittereksperimentet er...
Diskusjon
Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):
Bredden på spalten (d) er svært liten sammenlignet med avstanden mellom spalten og skjermen (L), slik at vinkelen er svært liten. Vinkelen er så liten at verdien av sin θ er nær tangenten θ.
sin θ ≈ tan θ = y / L
Informasjon:
y = bredden på det lyse båndet, n = orden, λ = bølgelengde, L = avstanden mellom gitteret og skjermen, d = spaltens bredde.
d = 1 / (4000 linjer / cm) = 0,00025 cm
(1) Erstatt rutenettet med et rutenett med et større antall linjer per millimeter.
Eksempel:
d = 1 / (1000 linjer / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (2000 linjer / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (3000 linjer / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (4000 linjer / cm) = 0,00025 cm
Basert på denne beregningen, hvis antallet linjer per millimeter er større, er bredden på spalten (d) mindre. Basert på formelen ovenfor, hvis bredden på spalten (d) er mindre, er bredden på det lyse båndet (y) større.
Denne uttalelsen er sann.
(2) Lys som faller fra blått til gult
Blått lys har en høyere frekvens enn gult lys, omvendt
Blått lys har en mindre bølgelengde enn gult lys.
Hvis lyset går fra blått til gult, blir bølgelengden større.
Basert på formelen ovenfor, hvis bølgelengden er større, er bredden på det lyse båndet (y) større.
Denne uttalelsen er sann.
(3) Endre lyset som sendes ut fra rødt til grønt
Rødt lys har en lavere frekvens enn grønt lys, omvendt
Rødt lys har en lengre bølgelengde enn gult lys.
Hvis lyset går fra rødt til grønt, blir bølgelengden mindre.
Basert på formelen ovenfor, hvis bølgelengden er mindre, er bredden på det lyse båndet (y) mindre.
Denne uttalelsen er feil.
(4) Flytt skjermen nærmere rutenettet
Å flytte skjermen nærmere rutenettet betyr å redusere L. Basert på formelen ovenfor, hvis avstanden mellom rutenettet og skjermen (L) er mindre, er bredden på det lyse båndet (y) mindre.
Denne uttalelsen er feil.
2. Lysdiffraksjon
I et lysdiffraksjonseksperiment med et gitter på 4.500 linjer.cm⁻¹ , på en skjerm plassert i avstand L fra gitteret, er avstanden til det andreordens lyse båndet 1 mm. Hvis gitteret som brukes erstattes med et annet gitter som har 5.400 linjer.cm⁻¹ , er avstanden til det andreordens lyse båndet målt fra det sentrale lyse båndet...
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
C. 1,2 mm
D. 1,6 mm
Ø. 2,2 mm
Diskusjon
Det er kjent at:
d 1 = 1 / (4500 linjer / cm) = 1/4500 cm
n² = 1
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d² = 1 / (5400 linjer / cm ) = 1/5400 cm
n² = 2
Spurt: y 2
Jawab:
Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):
d sin θ = n λ
Spaltens bredde er svært liten sammenlignet med avstanden mellom spalten og skjermen, så vinkelen er svært liten. Vinkelen er så liten at verdien av sin theta er nær tangent theta.
sin θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = nλL
Informasjon :
d = spaltebredde, y = avstanden mellom det sentrale lyset og det n-te ordens lys, n = orden, λ = bølgelengde, L = avstanden mellom gitteret og skjermen.
Eksperiment 1:
d²y² = n²λL
(1/4500)(0,1) = (2) λ L
0,1 / 4500 = (2) λ L
0,1 / (2)(4500) = λ L
0,1 / 9000 = λ L
Eksperiment 2:
d²y² = n²λL
(1/5400)(y² ) = (2) λL
y² / 5400 = (2) λL
y² / ( 2)(5400) = λL
y² / 2 10.800 = λ₁L
Bølgelengden til lyset (λ) som brukes er den samme, og avstanden mellom gitteret og skjermen (L) er også den samme.
λ₁ = λ₁
0,1 / 9000 = y² / 2 10.800
(0,1)(10.800 2) = ( y² )(9000)
1080 = y² ( 9000)
y² = 1080 / 9000
y² = 0,12 cm
y² = 1,2 mm
Det riktige svaret er C.
Lysforstyrrelser
3. To smale spalter atskilt med en avstand på 2 mm lyser vinkelrett. På en skjerm 1 meter fra spaltene dannes en fjerde lysende linje, plassert 1 mm fra den sentrale lysende linjen. Bølgelengden til lyset som brukes er…
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
Ø. 0,5 x 10⁻⁶ m
Diskusjon
Det er kjent at:
Avstand mellom sporene (d) = 2 mm = 2 x 10⁻¹⁰⁰ meter
Orden (n) = 4
Avstand mellom skjerm og mellomrom (l) = 1 meter
Avstanden fra den 4. klare linjen til den sentrale klare linjen (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ meter = 10⁻³ meter
Spørsmål: Lysbølgelengde ( λ)
Jawab:
Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens):
d sin θ = n λ
Avstanden mellom spaltene er mindre enn avstanden mellom spaltene og skjermen, slik at vinkelen er veldig liten. Vinkelen er veldig liten, slik at verdien av sin θ er nær ta ngen θ.
Lysets bølgelengde ( λ):
Det riktige svaret er E.
4. I Youngs eksperiment ble det brukt to smale spalter, hver 3 mm fra hverandre, og en skjerm ble plassert 1 m fra spaltene. Hvis det sjette lyset produseres i en avstand på 1 mm fra det sentrale lyset, er bølgelengden til lyset som brukes...
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
Ø. 24 x 10⁻⁶ m
Diskusjon
Det er kjent at:
Avstand mellom sporene (d) = 3 mm = 3 x 10⁻¹⁰⁰ meter
Orden (n) = 6
Avstand mellom skjerm og mellomrom (l) = 1 meter
Avstanden fra den 6. klare linjen til den sentrale klare linjen (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ meter = 10⁻³ meter
Spørsmål: Lysbølgelengde ( λ)
Jawab:
Lysets bølgelengde ( λ):
Det riktige svaret er A.
Kjennetegn ved lysbølger
5. Bølgenes egenskaper:
(1) longitudinell bølgeform
(2) kan brytes
(3) kan forstyrre
(4) kan polariseres
(5) forplantningen krever et medium
Utsagnet ovenfor, som er et kjennetegn på lysbølger, er antallet…
A. (1), (2) og (3)
B. (1), (2) og (4)
C. (1), (3) og (5)
D. (2), (3) og (4)
E. (2), (2) og (5)
Diskusjon
Det riktige svaret er D.
6. Spørsmål nr. 29 til den nasjonale eksamenen i fysikk/SMA 2015/2016
Vær oppmerksom på følgende utsagn!
(1) Kan forstyrre
(2) Oppleve polarisering
(3) Oppleve diffraksjon
(4) Kryping uten medium
(5) Kan reflekteres
Den korrekte påstanden ovenfor om egenskapene til lydbølger er...
A. (1), (2) og (3)
B. (1), (3) og (5)
C. (1), (4) og (5)
D. (2), (3) og (4)
E. (3), (4) og (5)
Diskusjon
(2) Polarisering oppleves av transversale bølger. Lydbølger er longitudinale bølger.
(4) Bølger som forplanter seg uten medium er bare elektromagnetiske bølger, lydbølger er mekaniske bølger som krever et medium for å forplante seg.
Det riktige svaret er B.
Diffraksjonsgitter
7. Et diffraksjonsgitter har 4.000 linjer per cm. Monokromatisk lys skinner på gitteret og produserer en lys linje av andre orden. Hvis avviksvinkelen er 30 ° , er lysets bølgelengde ... (1 Å = 10⁻⁴⁻¹⁰ m)
A. 8.000 Å
B. 6.250 Å
Ca. 5.000 Å
D. 4.500 Å
Ø. 4.000 Å
Diskusjon
Det er kjent at:
Gitterkonstant (d) = 1 / (10 000 linjer / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ cm = 2,5 x 10⁻⁶ meter
Orden (n) = 2
sin 30 o = 0,5
1 Å = 10⁻⁴⁻¹⁰⁰ m
Spørsmål: Lysbølgelengde (λ)
Jawab:
Det riktige svaret er B.
8. En monokromatisk lysstråle med en bølgelengde på 2,5 x 10⁻⁶ m treffer et gitter som består av 10 000 riper/cm. Hva er vinkelen for den andreordens klare linjen?
A. 30 o
B. 37 o
C. 45 grader
D. 53 o
Ø. 60 grader
Diskusjon
Det er kjent at:
Gitterkonstant (d) = 1 / (10 000 linjer / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ cm = 1 x 10⁻⁶ meter
Orden (n) = 2
Lysbølgelengde (λ) = 2,5 x 10⁻⁶ meter
Spurt: Vinkel (θ)
Jawab:
Det riktige svaret er A.
9. Dobbeltspalteinterferens
En gul lysstråle faller på to spalter, noe som forårsaker synlig interferens på skjermen. Fra følgende utsagn:
(1) Det lyse båndet vil bli bredere hvis gult lys erstattes av blått
(2) Det lyse båndet vil bli bredere hvis avstanden mellom spaltene reduseres.
( 3) Jo lenger unna det sentrale lyset, desto mindre er intensiteten.
(4) jo lenger unna det sentrale lyset, jo konstant forblir intensiteten.
Den riktige påstanden er…
A. (1), (3) og (4)
Kun B. (1) og (3)
Kun C. (1) og (4)
Kun D. (2) og (3)
Kun E. (2) og (4)
Diskusjon
Avstanden mellom spaltene er mindre enn avstanden mellom spaltene og skjermen, slik at vinkelen er veldig liten. Vinkelen er veldig liten, slik at verdien av sin θ er nær ta ngen θ.
Formel for dobbeltspalteinterferens (konstruktiv interferens)
Informasjon :
d = avstanden mellom spaltene, y = avstanden fra den n-te lyse linjen fra den sentrale lyse linjen, l = avstanden mellom skjermen og spalten, n = orden, λ = p- bølgelengden til lyset.
(1) Det lyse båndet vil bli bredere hvis gult lys erstattes av blått
Basert på denne formelen er antallet lyse linjer (n) omvendt proporsjonal med bølgelengden ( λ). Hvis bølgelengden er mindre, er antallet lyse linjer (n) større. Gult lys har en lengre bølgelengde (lavere frekvens) enn blått lys. Hvis gult lys erstattes med blått lys, er bølgelengden mindre, så antallet lyse linjer (n) er større.
Denne uttalelsen er sann.
(2) Det lyse båndet vil bli bredere hvis avstanden mellom spaltene reduseres.
Basert på formelen ovenfor er avstanden mellom spaltene (d) direkte proporsjonal med antall lyse linjer (n). Hvis avstanden mellom spaltene reduseres, vil antallet lyse linjer (n) reduseres.
Denne uttalelsen er feil.
(3) Jo lenger unna det sentrale lyset, desto mindre er intensiteten.
Intensiteten er relatert til lysstyrkenivået. Intensiteten er omvendt proporsjonal med avstanden; jo større avstanden er, desto lavere er intensiteten (jo svakere lys).
Denne uttalelsen er sann.
(4) Jo lenger unna det sentrale lyset man er, desto konstant forblir intensiteten.
Denne uttalelsen er feil.
Det riktige svaret er B.
10. En monokromatisk lysstråle med en bølgelengde på 5.10⁻⁶ m er rettet vinkelrett på gitteret. Hvis avstanden mellom skjermen og gitteret er 2 m, og et lys av tredje orden faller på skjermen i en avstand på 150 cm fra det sentrale lyset, er avstanden mellom spaltene….
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Diskusjon
Det er kjent at:
Bølgelengde (λ) = 5 x 10-7 meter
l = 2 meter
n = 3
y = 150 cm = 1,5 meter
Spurte: gitterkonstant
Jawab:
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Avstand mellom hull:
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
Det riktige svaret er C.
11. En monokromatisk lysstråle med en bølgelengde på 500 nm (1 nano = 10⁻⁶ ) faller vinkelrett på gitteret . Hvis det fjerde lyset danner en avviksvinkel på 30 ° , er antall linjer per cm av gitteret….
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Diskusjon
Det er kjent at:
Bølgelengde (λ) = 500.10-9 meter = 5.10-7 meter
θ = 30o
n = 4
Spurte: antall linjer per cm rutenett
Jawab:
Avstand mellom hull:
d sin θ = n λ
d (sin 30o) = (4)(5.10-7)
d (0,5) = 20.10-7
d = (20.10-7) / 0,5
d = 40.10-7
d = 4.10-6 meter
Antall linjer per cm rutenett:
x = 1/4.10-6 meter
x = 0,25.106 linje / meter
x = 0,25.106 linje / 102 cm
x = 0,25.104 linje / cm
x = 25.102 linje / cm
x = 2500 linjer / cm
Det riktige svaret er B.
Spørsmålskilde:
2015/2016 SMA/MA Fysikk FN-spørsmål
