Primeri vprašanj o svetlobnih valovih

11 primerov svetlobnih valov

1. Difrakcijska rešetka

Bodite pozorni na naslednje izjave:

(1) Mrežo zamenjajte z mrežo z večjim številom črt na milimeter.

(2) Svetloba, ki pada iz modre v rumeno

(3) Spremenite oddano svetlobo iz rdeče v zeleno

(4) Zaslon premaknite bližje mreži

Kaj je vključeno v prizadevanje za povečanje širine svetlega pasu v poskusu z difrakcijsko rešetko, je ...

Razprava

Formula za interferenco z dvojno režo (konstruktivna interferenca):

Širina reže (d) je zelo majhna v primerjavi z razdaljo med režo in zaslonom (L), zato je kot zelo majhen. Kot je tako majhen, da je vrednost sin θ približevanje tangenti θ.

sin θ ≈ tan θ = y / L

Informacije:

y = širina svetlega pasu, n = red frekvenc, λ = valovna dolžina, L = razdalja med rešetko in zaslonom, d = širina reže.

d = 1 / (4000 črt / cm) = 0,00025 cm

(1) Mrežo zamenjajte z mrežo z večjim številom črt na milimeter.

primer:

d = 1 / (1000 črt / cm) = 0,001 cm

d = 1 / (2000 črt / cm) = 0,0005 cm

d = 1 / (3000 črt / cm) = 0,0003 cm

d = 1 / (4000 črt / cm) = 0,00025 cm

Na podlagi tega izračuna je širina reže (d) manjša, če je število črt na milimeter večje. Na podlagi zgornje formule je širina svetlega pasu (y) večja, če je širina reže (d) manjša.

Ta izjava je resnična.

(2) Svetloba, ki pada iz modre v rumeno

Modra svetloba ima večjo frekvenco kot rumena svetloba in obratno.

Modra svetloba ima manjšo valovno dolžino kot rumena svetloba.

Če svetlobo spustimo iz modre v rumeno, se valovna dolžina poveča.

Na podlagi zgornje formule je širina svetlega pasu (y) večja, če je valovna dolžina večja.

Ta izjava je resnična.

(3) Spremenite oddano svetlobo iz rdeče v zeleno

Rdeča luč ima nižjo frekvenco kot zelena luč in obratno.

Rdeča svetloba ima daljšo valovno dolžino kot rumena svetloba.

Če svetlobo spustimo iz rdeče v zeleno, se valovna dolžina zmanjša.

Na podlagi zgornje formule je širina svetlega pasu (y) manjša, če je valovna dolžina manjša.

Ta izjava je napačna.

(4) Zaslon premaknite bližje mreži

Če zaslon približamo mreži, zmanjšamo L. Na podlagi zgornje formule, če je razdalja med mrežo in zaslonom (L) manjša, je širina svetlega pasu (y) manjša.

Ta izjava je napačna.

2. Difrakcija svetlobe

V poskusu uklona svetlobe z uporabo rešetke s 4.500 črtami in cm2^-1, na zaslonu, nameščenem na razdalji L od rešetke, je razmik svetlih pasov drugega reda 1 mm. Če uporabljeno rešetko zamenjamo z drugo rešetko s 5.400 črtami.cm^-1, potem je razdalja drugega svetlega pasu, merjena od osrednjega svetlega pasu, enaka ...

A. 0,6 mm

B. 0,9 mm

Cca 1,2 mm

D. 1,6 mm

E. 2,2 mm

Razprava

Znano je, da:

d₁ = 1 / (4500 vrstic / cm) = 1/4500 cm

n₁ = 2

y₁ = 1 mm = 0,1 cm

d₂ = 1 / (5400 črt / cm) = 1/ 5400 cm

n₂ = 2

Vprašano: y₂

Odgovor:

Formula za interferenco z dvojno režo (konstruktivna interferenca):

greh θ = nλ

Širina reže je zelo majhna v primerjavi z razdaljo med režo in zaslonom, zato je kot zelo majhen. Kot je tako majhen, da je vrednost sin theta blizu tangente theta.

sin θ ≈ tan θ = y / L

greh θ = nλ

d (l / L) = nλ

dy = nλL

Informacije:

d = širina reže, y = razdalja med osrednjo svetlobo in svetlobo n-tega reda, n = red, λ = valovna dolžina, L = razdalja med rešetko in zaslonom.

Poskus 1:

d₁ y₁ =n₁ λL

(1/4500)(0,1) = (2) λL

0,1 / 4500 = (2) λL

0,1 / (2)(4500) = λL

0,1 / 9000 = λL

Poskus 2:

d₂ y₂ =n₂ λL

(1/5400)(y)₂) = (2) λL

y₂ / 5400 = (2) λL

y₂ / (2)(5400) = λL

y₂ / 10.800 = λL

Valovna dolžina uporabljene svetlobe (λ) je enaka, prav tako pa je enaka tudi razdalja med rešetko in zaslonom (L).

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

Pravilen odgovor je C.

Svetlobne motnje

3. Dve ozki reži, oddaljeni 2 mm, sta osvetljeni pravokotno. Na zaslonu, ki je 1 meter oddaljen od rež, se oblikuje četrta svetla črta, ki se nahaja 1 mm od osrednje svetle črte. Valovna dolžina uporabljene svetlobe je…

A. 24 x 10^-6 m

B. 8,0 x 10^-6 m

Cca 3,7 x 10^-6 m

Š. 2,0 x 10^-6 m

E. 0,5 x 10^-6 m

Razprava

Znano je, da:

Razdalja med režami (d) = 2 mm = 2 x 10^-3 meter

Vrstni red (n) = 4

Razdalja med zaslonom in režo (l) = 1 meter

Razdalja 4. svetla črta od osrednje svetlobe (y) = 1 mm = 1 x 10^-3 metrov = 10^-3 meter

Vprašano: Valovna dolžina svetlobe (λ)

Odgovor:

Formula za interferenco z dvojno režo (konstruktivna interferenca):

greh θ = nλ

Razdalja med režami je manjša od razdalje med režami in zaslonom, zato je kot zelo majhen. Kot je zelo majhen, zato je vrednost greh θ pristop tangen θ.

Valovna dolžina svetlobe (λ) :

Pravilen odgovor je E.

4. V Youngovem poskusu sta bili uporabljeni dve ozki reži, vsaka oddaljena 3 mm, zaslon pa je bil postavljen 1 m od rež. Če je bila šesta svetloba proizvedena na razdalji 1 mm od osrednje svetlobe, je bila valovna dolžina uporabljene svetlobe ...

A. 0,5 x 10^-6 m

B. 2,0 x 10^-6 m

Cca 3,7 x 10^-6 m

Š. 8,0 x 10^-6 m

E. 24 x 10^-6 m

Razprava

Znano je, da:

Razdalja med režami (d) = 3 mm = 3 x 10^-3 meter

Vrstni red (n) = 6

Razdalja med zaslonom in režo (l) = 1 meter

Razdalja 6. svetla črta od osrednje svetlobe (y) = 1 mm = 1 x 10^-3 metrov = 10^-3 meter

Vprašano: Valovna dolžina svetlobe (λ)

Odgovor:

Valovna dolžina svetlobe (λ) :

Pravilen odgovor je A.

Značilnosti svetlobnih valov

5. Značilnosti valov:

(1) vzdolžna valovna oblika

(2) se lahko lomi

(3) lahko moti

(4) se lahko polarizira

(5) za njegovo širjenje je potreben medij

Zgornja trditev, ki je značilnost svetlobnih valov, je število ...

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

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

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

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

E. (2), (2) in (5)

Razprava

Pravilen odgovor je D.

6. Vprašanje št. 29 za nacionalni izpit iz fizike za študijsko leto 2015/2016 SMA/MA

Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) Lahko moti

(2) Doživljanje polarizacije

(3) Pojav uklona

(4) Plazenje brez medija

(5) Lahko se odraža

Pravilna zgornja trditev o lastnostih zvočnih valov je ...

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

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

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

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

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

Razprava

(2) Polarizacijo doživljajo prečni valovi. Zvočni valovi so longitudinalni valovi.

(4) Valovi, ki se širijo brez medija, so le elektromagnetni valovi, zvočni valovi pa so mehanski valovi, ki za širjenje potrebujejo medij.

Pravilen odgovor je B.

Difrakcijska rešetka

7. Difrakcijska rešetka ima 4.000 črt na cm. Na rešetko je usmerjena monokromatska svetloba, ki ustvari svetlo črto drugega reda. Če je kot odklona 30°,^o, potem je valovna dolžina svetlobe ... (1 Å = 10^-10 m)

A. 8.000 Å

B. 6.250 Å

Približno 5.000 Å

D. 4.500 Å

V. 4.000 Å

Razprava

Znano je, da:

Konstanta mreže (d) = 1 / (4000 črt / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10^-4 cm = 2,5 x 10^-6 meter

Vrstni red (n) = 2

brez 30^o = 0,5

1 Å = 10^-10 m

Vprašano: Valovna dolžina svetlobe (λ)

Odgovor:

Pravilen odgovor je B.

8. Žarek monokromatske svetlobe z valovno dolžino 2,5.10^-7 m na mreži, ki jo sestavlja 10.000 potez/cm. Kakšen je kot za svetlo črto drugega reda?

A. 30^o

B. 37^o

C. 45^o

D. 53^o

E. 60^o

Razprava

Znano je, da:

Konstanta mreže (d) = 1 / (10.000 črt / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10^-4 cm = 1 x 10^-6 meter

Vrstni red (n) = 2

Valovna dolžina svetlobe (λ) = 2,5 x 10^-7 meter

Vprašano: Kot (θ)

Odgovor:

Pravilen odgovor je A.

9. Interferenca z dvojno režo

Žarek rumene svetlobe pade na dve reži, kar povzroči vidno interferenco na zaslonu. Iz naslednje izjave:

(1) Svetel pas se bo razširil, če rumeno svetlobo nadomestimo z modro.

(2) Svetel pas se bo razširil, če se razdalja med režama zmanjša.

(3) Dlje od osrednje svetlobe, manjša je intenzivnost.

(4) dlje ko je od osrednje luči, intenzivnost ostaja konstantna.

Pravilna izjava je…

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

B. Samo (1) in (3)

C. Samo (1) in (4)

D. Samo (2) in (3)

E. samo (2) in (4)

Razprava

Razdalja med režami je manjša od razdalje med režami in zaslonom, zato je kot zelo majhen. Kot je zelo majhen, zato je vrednost sin θ pristop tangen θ.

Formula za interferenco z dvojno režo (konstruktivna interferenca)

Informacije:

d = razdalja med režami, y = jArak svetla črta do n od osrednje svetlobe, l = razdalja med zaslonom in režo, n = red, λ = pvalovna dolžina svetlobe.

(1) Svetel pas se bo razširil, če rumeno svetlobo nadomestimo z modro.

Na podlagi te formule je število svetlih črt (n) obratno sorazmerno z dolžino gvalovi (λ). Če je valovna dolžina manjša, Število svetlih črt (n) se poveča. Rumena svetloba ima daljšo valovno dolžino (nižjo frekvenco) kot modra svetloba. Če rumeno svetlobo nadomestimo z modro, se valovna dolžina skrajša, zato se število svetlih črt (n) poveča.

Ta izjava je resnična.

(2) Svetel pas se bo razširil, če se razdalja med režama zmanjša.

Na podlagi zgornje formule je razdalja med režami (d) neposredno sorazmerna s številom svetlih črt (n). Če se razdalja med režami zmanjša, se bo število svetlih črt (n) zmanjšalo.

Ta izjava je napačna.

(3) Dlje od osrednje luči, manjša je intenzivnost.

Intenzivnost je povezana s stopnjo svetlosti. Intenzivnost je obratno sorazmerna z razdaljo; večja kot je razdalja, nižja je intenzivnost (temnejša je svetloba).

Ta izjava je resnična.

(4) Dlje od osrednje luči ostaja intenzivnost konstantna.

Ta izjava je napačna.

Pravilen odgovor je B.

10. Žarek monokromatske svetlobe z valovno dolžino 5.10^-7 m je usmerjen pravokotno na rešetko. Če je razdalja med zaslonom in rešetko 2 m in se na zaslonu pojavi svetloba tretjega reda na razdalji 150 cm od osrednje svetlobe, potem je razdalja med režami….

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

Razprava

Znano je, da:
Valovna dolžina (λ) = 5 x 10^-7 meter
l = 2 metra
n = 3
y = 150 cm = 1,5 metra
Vprašano: mrežna konstanta
Odgovor:

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

Razdalja med vrzelmi:
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
Pravilen odgovor je C.

11. Žarek monokromatske svetlobe z valovno dolžino 500 nm (1 nano = 10 nm)^-9) je pravokotna na kisiČe četrta luč tvori kot odklona 30^o, število črt na cm mreže je ...

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

Razprava
Znano je, da:
Valovna dolžina (λ) = 500.10^-9 metrov = 5.10^-7 meter
θ = 30^o
n = 4
Vprašano: število črt na cm mreže
Odgovor:
Razdalja med vrzelmi:
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.
d = 40.10^-7
d = 4.10^-6  meter

Število črt na cm mreže:
x = 1/4.10^-6  meter
x = 0,25.10⁶ črta / meter
x = 0,25.10⁶ vrstica / 10² cm
x = 0,25.10⁴ vrstica / cm
x = 25.10² vrstica / cm
x = 2500 vrstic/cm
Pravilen odgovor je B.

Vir vprašanja:

2015/2016 SMA/MA Physics UN questions