Пример питања о дискусији о видљивој светлости
Пендахулуан
Видљива светлост је део електромагнетног спектра видљив људском оку. Распон таласних дужина видљиве светлости је приближно од 380 до 740 нанометара. Ова светлост се састоји од различитих боја које се могу раздвојити преламањем или дифракцијом. Овај феномен се често проучава у физици, посебно у поглављу о оптици.
Светлост је облик енергије неопходан за свакодневни живот и кључна тема у разним физичким проблемима. У овом чланку ћемо размотрити неколико примера проблема и како их решити у вези са видљивом светлошћу.
Цонтох Соал и Пембахасан
Питање 1: Спектар беле светлости
Стаклена призма се користи за раздвајање снопа беле светлости на његове саставне боје. Наведите спектар боја који настаје преламањем беле светлости кроз призму, од најкраће до најдуже таласне дужине.
пембахасан:
Бела светлост је састављена од различитих боја са различитим таласним дужинама. Када се бела светлост пропусти кроз призму, свака компонента боје се савија под различитим углом у зависности од њене таласне дужине. Редослед боја од најкраће до најдуже таласне дужине је:
1. Љубичаста
2. Плава
3. Зелена
4. Жута
5. Наранџаста
6. Црвена
Љубичаста има најкраћу таласну дужину (~380 nm) и највише се скреће, док црвена има најдужу таласну дужину (~700 nm) и најмање се скреће.
Питање 2: Индекс преламања
Монохроматска светлост таласне дужине 600 nm налази се у средини воде са индексом преламања \(n\). Светлост улази у другу средину, наиме стакло са индексом преламања 1,5. Израчунајте угао преламања ако је угао упада у воду 30 степени. Индекс преламања воде је 1,33.
пембахасан:
Користите Снелов закон, који каже да:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Дато:
– Индекс преламања воде, \( n_1 = 1,33 \)
– Индекс преламања стакла, \( n_2 = 1,5 \)
– Угао упада у воду, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Дакле:
\[ 1,33 \син 30^\цирц = 1,5 \син \тхета_2 \]
Пошто је \(\sin 30^\circ = 0,5\), заменимо у једначину:
\[1,33 \пута 0,5 = 1,5 \син \тета_2 \]
\[0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Наћи угао преламања \( \theta_2 \):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \approx 26,4^\circ \]
Дакле, угао преламања у стаклу (θ²) је око 26,4 степена.
Питање 3: Интерференција светлости
Два уска паралелна прореза, раздвојена растојањем (d = 0,1) mm, осветљена су снопом монохроматске светлости таласне дужине (λ = 500) nm. Светлосни сноп производи интерференцијски образац на екрану удаљеном 2 m од прореза. Израчунајте растојање између две узастопне светле траке на екрану.
пембахасан:
Користите једначину за растојање између две узастопне светле траке у интерференцијском дијаграму са два прореза:
\[ \Делта и = \фрац{\ламбда Л}{д} \]
Дато:
– Таласна дужина светлости, \( \lambda = 500 \puta 10^{-9} \) метара
– Растојање од прореза до екрана, \( L = 2 \) метара
– Растојање између два прореза, \( d = 0,1 \пута 10^{-3} \) метара
Замените ове вредности:
\[ \Delta y = \frac{500 \puts 10^{-9} \text{ m} \puts 2 \text{ m}}{0,1 \puts 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \пута 10^{-9} \текст{ м}}{0,1 \пута 10^{-3} \текст{ м}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \пута 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]
Дакле, растојање између две узастопне светле траке на екрану је 0,01 метар или 1 цм.
Питање 4: Дифракција светлости
Светлост таласне дужине (λ = 600 nm) пролази кроз један прорез ширине (a = 0,02 mm). Добијени дифракциони образац је снимљен на екрану удаљеном 3 метра од прореза. Израчунајте ширину прве тамне траке од центра дифракционог обрасца.
пембахасан:
Користите једначину за ширину прве тамне траке (дифракциони дијаграм једног прореза):
\[y = \frac{m \lambda L}{a} \]
За прву тамну траку, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \пута 600 \пута 10^{-9} \текст{ м} \пута 3 \текст{ м}}{0,02 \пута 10^{-3} \текст{ м}} \]
Замена вредности:
\[ y = \frac{600 \пута 10^{-9} \текст{ м} \пута 3 \текст{ м}}{0,02 \пута 10^{-3} \текст{ м}} \]
\[y = \frac{1800 \пута 10^{-9} \текст{ м}}{0,02 \пута 10^{-3} \текст{ м}} \]
\[y = \frac{1800}{0,02} \puts 10^{-6} \text{ m} \]
\[y = \frac{1800}{0,02} \puts 10^{-6} \text{ m} \]
\[y = 90000 \пута 10^{-6} \текст{ м} \]
\[y = 0,09 \text{ m} \]
Дакле, ширина прве тамне траке од центра дифракционог узорка је 0,09 метара или 9 цм.
Закључак
Видљива светлост је област електромагнетног спектра коју може да види људско око и кључна је за оптичке феномене као што су преламање, интерференција и дифракција. Разумевање основних концепата и способност решавања проблема који укључују ове феномене је кључно за студенте и истраживаче. У овом чланку смо прегледали неколико примера проблема, са објашњењима, како бисмо разумели како видљива светлост интерагује са медијумом и производи различите оптичке феномене. Са бољим разумевањем, можемо истражити даље примене видљиве светлости у науци и технологији.
