Príklady otázok o svetelných vlnách

11 príkladov svetelných vĺn

1. Difrakčná mriežka

Venujte pozornosť nasledujúcim vyhláseniam:

(1) Nahraďte mriežku mriežkou s väčším počtom čiar na milimeter.

(2) Svetlo, ktoré dopadá z modrej na žltú

(3) Zmeňte vyžarované svetlo z červeného na zelené

(4) Presuňte obrazovku bližšie k mriežke

Čo je zahrnuté v snahe zväčšiť šírku jasného pásu v experimente s difrakčnou mriežkou je...

Diskusia

Vzorec pre dvojštrbinovú interferenciu (konštruktívna interferencia):

Šírka štrbiny (d) je veľmi malá v porovnaní so vzdialenosťou medzi štrbinou a tienidlom (L), takže uhol je veľmi malý. Uhol je taký malý, že hodnota sin θ sa blíži k tangens θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Keterangan:

y = šírka svetlého pásma, n = rád, λ = vlnová dĺžka, L = vzdialenosť medzi mriežkou a tienidlom, d = šírka štrbiny.

d = 1 / (4000 čiar / cm) = 0,00025 cm

(1) Nahraďte mriežku mriežkou s väčším počtom čiar na milimeter.

Príklad:

d = 1 / (1000 čiar / cm) = 0,001 cm

d = 1 / (2000 čiar / cm) = 0,0005 cm

d = 1 / (3000 čiar / cm) = 0,0003 cm

d = 1 / (4000 čiar / cm) = 0,00025 cm

Na základe tohto výpočtu, ak je počet čiar na milimeter väčší, potom je šírka štrbiny (d) menšia. Na základe vyššie uvedeného vzorca, ak je šírka štrbiny (d) menšia, potom je šírka svetlého pásu (y) väčšia.

Toto tvrdenie je pravdivé.

(2) Svetlo, ktoré dopadá z modrej na žltú

Modré svetlo má vyššiu frekvenciu ako žlté svetlo a naopak.

Modré svetlo má menšiu vlnovú dĺžku ako žlté svetlo.

Ak sa svetlo zmení z modrej na žltú, vlnová dĺžka sa zväčší.

Na základe vyššie uvedeného vzorca, ak je vlnová dĺžka väčšia, šírka svetlého pásma (y) je väčšia.

Toto tvrdenie je pravdivé.

(3) Zmeňte vyžarované svetlo z červeného na zelené

Červené svetlo má nižšiu frekvenciu ako zelené svetlo a naopak

Červené svetlo má dlhšiu vlnovú dĺžku ako žlté svetlo.

Ak sa svetlo zmení z červenej na zelenú, vlnová dĺžka sa zmenší.

Na základe vyššie uvedeného vzorca, ak je vlnová dĺžka menšia, šírka svetlého pásma (y) je menšia.

Toto tvrdenie je nesprávne.

(4) Presuňte obrazovku bližšie k mriežke

Priblíženie obrazovky k mriežke znamená zníženie L. Na základe vyššie uvedeného vzorca, ak je vzdialenosť medzi mriežkou a obrazovkou (L) menšia, šírka svetlého pásu (y) je menšia.

Toto tvrdenie je nesprávne.

2. Difrakcia svetla

V experimente s difrakciou svetla s použitím mriežky s rozlohou 4.500 1 čiar.cm⁻¹ ^, na tienidle umiestnenom vo vzdialenosti L od mriežky, je vzdialenosť svetlého pásu druhého rádu 1 mm. Ak sa použitá mriežka nahradí inou mriežkou s rozlohou 5.400 1 čiar.cm⁻¹ ^, potom je vzdialenosť svetlého pásu druhého rádu meraná od centrálneho svetlého pásu...

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

Cca 1,2 mm

D. 1,6 mm

V. 2,2 mm

Diskusia

Je známe, že:

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

n² = ₁

y ₁ = 1 mm = 0,1 cm

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

n² = ₂

Otázka: _2. ročník

Odpoveď:

Vzorec pre dvojštrbinovú interferenciu (konštruktívna interferencia):

d sin θ = n λ

Šírka štrbiny je veľmi malá v porovnaní so vzdialenosťou medzi štrbinou a tienidlom, takže uhol je veľmi malý. Uhol je taký malý, že hodnota sin theta sa blíži k tangens theta.

sin θ ≈ tan θ = y / L

d sin θ = n λ

d (y / L) = nλ

dy = nλL

Informácie:

d = šírka štrbiny, y = vzdialenosť medzi centrálnym svetlom a svetlom n-teho rádu, n = rád, λ = vlnová dĺžka, L = vzdialenosť medzi mriežkou a tienidlom.

Experiment 1:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/4500)(0,1) = (2) λL

0,1 / 4500 = (2) λL

0,1 / (2)(4500) = λL

0,1 / 9000 = λL

Experiment 2:

d²y² = _n²λL​​_​​

(1/5400)(y² ₎ = (2)λL

y² _/ 5400 = (2) λL

y² _/ ( 2)(5400) = λL

y² _/ 2 10.800 = λL

Použitá vlnová dĺžka svetla (λ) je rovnaká a vzdialenosť medzi mriežkou a tienidlom (L) je tiež rovnaká.

λL = λL

0,1 / 9000 = y² _/ 2 10.800

(0,1)(10 800) = ( _y² )(9 000)

1080 = y² ₍ 9000)

y² = 1080 / ₉₀₀₀

y² = _0,12 cm

y² = 1,2 _mm

Správna odpoveď je C.

Rušenie svetla

3. Dve úzke štrbiny od seba vzdialené 2 mm sú osvetlené kolmo. Na tienidle vzdialenom 1 meter od štrbín sa vytvorí štvrtá jasná čiara, ktorá sa nachádza 1 mm od stredovej jasnej čiary. Vlnová dĺžka použitého svetla je…

A. 24 x ^10⁻⁶ m

B. 8,0 x ^10⁻⁶ m

Cca 3,7 x ^10⁻⁶ m

D. 2,0 x ^10⁻⁶ m

E. 0,5 x ^10⁻⁶ m

Diskusia

Je známe, že:

Vzdialenosť medzi štrbinami (d) = 2 mm = 2 x ^10⁻³ metrov

Poradie (n) = 4

Vzdialenosť medzi obrazovkou a medzerou (l) = 1 meter

Vzdialenosť 4. jasnej čiary od centrálnej jasnej čiary (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^metrov = ^10⁻³ metrov

Otázka: Vlnová dĺžka svetla ( λ)

Odpoveď:

Vzorec pre dvojštrbinovú interferenciu (konštruktívna interferencia):

d sin θ = n λ

Vzdialenosť medzi štrbinami je menšia ako vzdialenosť medzi štrbinami a tienidlom, takže uhol je veľmi malý. Uhol je veľmi malý, takže hodnota sin θ je blízka hodnote tangen θ.

Vlnová dĺžka svetla ( λ):

Správna odpoveď je E.

4. V Youngovom experimente boli použité dve úzke štrbiny, každá vzdialená od seba 3 mm, a tienidlo bolo umiestnené 1 m od štrbín. Ak je šieste svetlo vyžarované vo vzdialenosti 1 mm od centrálneho svetla, potom je vlnová dĺžka použitého svetla...

A. 0,5 x ^10⁻⁶ m

B. 2,0 x ^10⁻⁶ m

Cca 3,7 x ^10⁻⁶ m

Rozmery 8,0 x ^10⁻⁶ m

V. 24 x ^10⁻⁶ m

Diskusia

Je známe, že:

Vzdialenosť medzi štrbinami (d) = 3 mm = 3 x ^10⁻³ metrov

Poradie (n) = 6

Vzdialenosť medzi obrazovkou a medzerou (l) = 1 meter

Vzdialenosť 6. jasnej čiary od centrálnej jasnej čiary (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ ^metrov = ^10⁻³ metrov

Otázka: Vlnová dĺžka svetla ( λ)

Odpoveď:

Vlnová dĺžka svetla ( λ):

Správna odpoveď je A.

Charakteristiky svetelných vĺn

5. Charakteristiky vĺn:

(1) tvar pozdĺžnej vlny

(2) môže lámať

(3) môže rušiť

(4) môže byť polarizovaný

(5) jeho šírenie vyžaduje médium

Vyššie uvedené tvrdenie, ktoré je charakteristikou svetelných vĺn, je číslo…

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

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

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

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

E. (2), (2) a (5)

Diskusia

Správna odpoveď je D.

6. Otázka č. 29 z celoštátnej skúšky z fyziky pre akademický rok 2015/2016 SMA/MA

Venujte pozornosť nasledujúcemu vyhláseniu!

(1) Môže rušiť

(2) Zažívanie polarizácie

(3) Výskyt difrakcie

(4) Plazenie bez média

(5) Môže sa to odraziť

Správne tvrdenie o vlastnostiach zvukových vĺn uvedené vyššie je...

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

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

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

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

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

Diskusia

(2) Polarizáciu pociťujú priečne vlny. Zvukové vlny sú pozdĺžne vlny.

(4) Vlny, ktoré sa šíria bez prostredia, sú iba elektromagnetické vlny, zvukové vlny sú mechanické vlny, ktoré na šírenie vyžadujú prostredie.

Správna odpoveď je B.

Difrakčná mriežka

7. Difrakčná mriežka má 4.000 2 čiar na cm. Na mriežku svieti monochromatické svetlo, ktoré vytvára jasnú čiaru druhého rádu. Ak je uhol odchýlky 30 ^° , potom je vlnová dĺžka svetla… (1 Å = 10 ^-10 m)

A. 3 000 Å

B. 4 000 Å

Cca 5 000 Å

D. 5 500 Å

E. 6 000 Å

Diskusia

Je známe, že:

Mriežková konštanta (d) = 1 / (10 000 čiar / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ ^cm = 2,5 x ^10⁻⁶ metrov

Poradie (n) = 2

sin 30 ^o = 0,5

1 Å = ^{10⁻⁶⁻⁶} m

Otázka: Vlnová dĺžka svetla (λ)

Odpoveď:

Správna odpoveď je B.

8. Lúč monochromatického svetla s vlnovou dĺžkou 2,5 × 10⁻⁷ ^m dopadá na mriežku pozostávajúcu z 10 000 škrabancov/cm. Aký je uhol pre svetlú čiaru druhého rádu?

A. 30 ^°

B. 37 ^o

C. 45 ^°

D. 53 ^o

E. 60 ^°

Diskusia

Je známe, že:

Mriežková konštanta (d) = 1 / (10 000 čiar / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ ^cm = 1 x ^10⁻⁶ metrov

Poradie (n) = 2

Vlnová dĺžka svetla (λ) = 2,5 x ^10⁻⁷ metrov

Otázka: Uhol (θ)

Odpoveď:

Správna odpoveď je A.

9. Interferencia dvojitej štrbiny

Lúč žltého svetla dopadne na dve štrbiny, čo spôsobí viditeľnú interferenciu na obrazovke. Z nasledujúceho tvrdenia:

(1) Svetlý pás sa rozšíri, ak žlté svetlo nahradí modré

(2) Svetlý pás sa rozšíri, ak sa zmenší vzdialenosť medzi štrbinami.

( 3) Čím ďalej od centrálneho svetla, tým menšia je intenzita.

(4) čím ďalej od centrálneho svetla, tým je intenzita konštantná.

Správne tvrdenie je…

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

B. Iba (1) a (3)

C. Iba (1) a (4)

D. Iba (2) a (3)

E. iba (2) a (4)

Diskusia

Vzdialenosť medzi štrbinami je menšia ako vzdialenosť medzi štrbinami a tienidlom, takže uhol je veľmi malý. Uhol je veľmi malý, takže hodnota sin θ je blízka hodnote tangen θ.

Vzorec pre interferenciu s dvojitou štrbinou (konštruktívna interferencia)

Informácie:

d = vzdialenosť medzi štrbinami, y = vzdialenosť n-tej jasnej čiary od centrálnej jasnej čiary, l = vzdialenosť medzi tienidlom a štrbinou, n = rád, λ = p vlnová dĺžka svetla.

(1) Svetlý pás sa rozšíri, ak žlté svetlo nahradí modré

Na základe tohto vzorca je počet jasných čiar (n) nepriamo úmerný vlnovej dĺžke ( λ). Ak je vlnová dĺžka menšia, počet jasných čiar (n) je väčší. Žlté svetlo má dlhšiu vlnovú dĺžku (nižšiu frekvenciu) ako modré svetlo. Ak sa žlté svetlo nahradí modrým svetlom, vlnová dĺžka je menšia, takže počet jasných čiar (n) je väčší.

Toto tvrdenie je pravdivé.

(2) Svetlý pás sa rozšíri, ak sa zmenší vzdialenosť medzi štrbinami.

Na základe vyššie uvedeného vzorca je vzdialenosť medzi štrbinami (d) priamo úmerná počtu jasných čiar (n). Ak sa vzdialenosť medzi štrbinami zmenší, počet jasných čiar (n) sa zníži.

Toto tvrdenie je nesprávne.

(3) Čím ďalej od centrálneho svetla, tým menšia je intenzita.

Intenzita súvisí s úrovňou jasu. Intenzita je nepriamo úmerná vzdialenosti; čím väčšia je vzdialenosť, tým nižšia je intenzita (tým slabšie svetlo).

Toto tvrdenie je pravdivé.

(4) Čím ďalej od centrálneho svetla, tým je intenzita konštantná.

Toto tvrdenie je nesprávne.

Správna odpoveď je B.

10. Lúč monochromatického svetla s vlnovou dĺžkou 5.10⁻⁷ ^m je smerovaný kolmo na mriežku. Ak je vzdialenosť medzi tienidlom a mriežkou 2 m a svetlo tretieho rádu sa nachádza na tienidle vo vzdialenosti 150 cm od centrálneho svetla, potom je vzdialenosť medzi štrbinami….

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

Diskusia

Je známe, že:
Vlnová dĺžka (λ) = 5 x 10^-7 meter
l = 2 metre
n = 3
y = 150 cm = 1,5 metra
Opýtal sa: mriežková konštanta
Odpoveď:

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

Vzdialenosť medzi medzerami:
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) metrov
d = (0,2)(10^-5) metrov
d = 2.10^-6 meter
Správna odpoveď je C.

11. Lúč monochromatického svetla s vlnovou dĺžkou 500 nm (1 nano = 10⁻⁹ ⁾ dopadá kolmo na mriežku . Ak štvrté svetlo tvorí uhol odchýlky 30 ^° , počet čiar na cm mriežky je….

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

Diskusia
Je známe, že:
Vlnová dĺžka (λ) = 500.10^-9 metrov = 5.10^-7 meter
30 = XNUMX^o
n = 4
Opýtal sa: počet riadkov na cm mriežky
Odpoveď:
Vzdialenosť medzi medzerami:
d sin θ = n λ
d (sin 30^o) = (4)(5.10^-7)
d (0,5) = 20.10^-7
d = (20.10^-7) / 0,5 XNUMX
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  meter

Počet riadkov na cm mriežky:
x = 1/4.10^-6  meter
x = 0,25.10⁶ linka / meter
x = 0,25.10⁶ riadok / 10² cm
x = 0,25.10⁴ riadok / cm
x = 25.10² riadok / cm
x = 2500 riadkov/cm
Správna odpoveď je B.

Zdroj otázky:

2015/2016 SMA/MA Fyzika Otázky OSN