Примери питања и формуле за светлосне таласе у физичкој оптици
Карактеристике светлости
1. Светлост је електромагнетни талас, стога светлост….
А. Не доживљава рефлексију
Б. Не доживљава рефракцију
C. Не захтева медијум за размножавање
Д. Не носи енергију при свом простирању
Пембахасан
Светлост је талас, стога се рефлектује, прелама и носи енергију током свог простирања, баш као и други таласи. Светлост је електромагнетни талас, тако да јој није потребна средина за простирање.
Тачан одговор је Ц.
2. Обратите пажњу на следећу изјаву:
1. Светлост се креће праволинијски
2. Светлост је електромагнетни талас
3. Светлост се може апсорбовати
4. Светлост носи електрично наелектрисање
Тачна изјава у вези са својствима светлости је...
А. само изјава 1
Б. изјаве 1 и 2
C. изјаве 1, 2 и 3
Д. све тврдње су тачне
Пембахасан
1. Светлост се креће праволинијски.
Ова тврдња је тачна јер иако се светлост креће попут попречног таласа, путања светлости је права линија. У теми геометријске оптике (рефлексија и преламање светлости), светлост се приказује као зрак чија је путања кретања права линија.
2. Светлост је електромагнетни талас:
Ова изјава је тачна јер је светлост електромагнетни талас, где за простирање светлости није потребна средина.
3. Светлост се може апсорбовати:
Ова изјава је тачна. Светлост је врста електромагнетног таласа. Сви таласи, и механички и електромагнетни, носе енергију док путују са једне локације на другу. Стога, део енергије светлости може бити апсорбован од стране средине кроз коју пролази. На пример, када светлост путује према равном огледалу, већина светлости се рефлектује, али мали део апсорбује огледало.
4. Светлост носи електрично наелектрисање:
Ова изјава је нетачна. Светлост је електромагнетни талас, а електромагнетни таласи настају осцилирањем електричних и магнетних поља. Електромагнетни таласи се емитују убрзавањем електричних наелектрисања.
Тачан одговор је Ц.
Савршен одраз
3. Слика десно приказује дијамантски камен за накит који је веома скуп јер светлост коју дијамант рефлектује толико блиста. Овај феномен је узрокован…
А. савршено преламање где светлост улази из мање густе средине у гушћу средину
Б. савршена рефракција где је угао упада мањи од граничног угла
C. савршена рефлексија где светлост долази из мање густе средине у гушћу средину
D. савршена рефлексија где је угао упада већи од граничног угла
Пембахасан
Светлост дијаманта изгледа као да светлуца због дисперзије светлости и савршене рефлексије. Савршена рефлексија се јавља када се светлост креће из средине са вишим индексом преламања у средину са нижим индексом преламања. На пример, светлост се креће од дијаманта (са вишим индексом преламања) до ваздуха (са нижим индексом преламања). Да бисте ово боље разумели, погледајте слику испод.
Када се светлост креће из средине са великим индексом преламања у средину са малим индексом преламања, светлост се савија од нормале. Ако је угао упада (i) већи, онда је и угао преламања (r) већи. Под одређеним углу упада, угао преламања је 90°. Угао упада када је угао преламања 90° назива се критични угао (θk) или гранични угао. Ако је угао упада већи од критичног угла или граничног угла, онда се светлост не прелама; сва светлост се рефлектује.
Тачан одговор је Д.
4. Питања за Националну научну олимпијаду 2011. за основне школе на нивоу регентства/града бр. 39
Следећи феномен, који је симптом савршене рефлексије, јесте…
А. дуга
Б. фатаморгана
Ц. обојено језеро
Д. астигматизам
Пембахасан
Фатаморгана се назива феноменом савршене рефлексије јер се у овом процесу ниједна светлост која долази из ваздуха не прелама од површине пута, већ изгледа као да се сва светлост рефлектује од површине пута. Фатаморгане настају зато што светлост путује кроз слојеве ваздуха који имају различите индексе преламања због различитих густина тих слојева ваздуха. У стварности, светлост се не рефлектује од површине пута, већ се прелама (савија) од стране слојева ваздуха који имају различите индексе преламања.
Тачан одговор је Б.
5. Питања за Националну научну олимпијаду 2010. за основне школе на нивоу регентства/града бр. 30
Поглед на нафтну мрљу на површини асфалтног пута током врућег дана је у суштини догађај потпуне рефлексије јер….
А. Индекс преламања горњих слојева ваздуха је већи него код доњих слојева.
Б. Индекс преламања горњих слојева ваздуха је мањи него доњих слојева.
C. Капљице воде одбијају различите боје под различитим угловима рефлексије.
Д. Капљице воде преламају различите боје под различитим угловима преламања.
Пембахасан
Призор попут нафтне мрље на асфалтном путу током врућег дана је пример фатаморгане. Фатаморгане настају због разлике у индексу преламања између слоја ваздуха близу пута и слоја ваздуха изнад њега.
Током врућег дана, површина пута загрева ваздух директно изнад себе, чинећи слој ваздуха директно изнад површине пута топлијим од слоја ваздуха даље узводно. Топлији слој ваздуха доживљава веће ширење запремине, што га чини мање густим (нижа густина). Насупрот томе, мање топли слој ваздуха изнад њега доживљава мање ширење запремине, што га чини гушћим (већа густина). Дакле, доњи слој ваздуха је мање густ, док је горњи слој ваздуха гушћи.
Пошто је слој ваздуха на дну (ближе површини пута) мање густ, светлост се креће брже када пролази кроз њега, док је слој ваздуха на врху гушћи па се светлост креће спорије када пролази кроз њега.
Формула за индекс преламања је: n = c / v, где је n индекс преламања, c = брзина светлости у вакууму = константа = 3 x 108 m/s, v = брзина светлости у медијуму. На основу ове формуле, c је фиксирано тако да ако v постане веће, онда n постаје мање и обрнуто, ако v опада, онда n постаје веће.
Светлост се брже креће у доњем слоју ваздуха (велико v) тако да доњи слој ваздуха има мањи индекс преламања (мало n), док се светлост спорије креће у горњем слоју ваздуха (мало v) тако да горњи слој ваздуха има већи индекс преламања (велико n).
Тачан одговор је А.
индекс преламања
6. Видљиви светлосни сноп има таласну дужину од 510 nm у ваздуху. Ако светлосни сноп уђе у средину са индексом преламања од 1,5, његова таласна дужина се мења у….
А. 680 нм
Б. 510 нм
Ц. 340 нм
Д. 170 нм
Пембахасан
Познато је да:
Таласна дужина (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 метар
Индекс преламања (n) = 1,5
Питање: Таласна дужина (λ) се мења у….
Јаваб :
Таласна дужина (λ) се мења на 340 нанометара.
Тачан одговор је Ц.
7. Риба се види на дну бистре базене, дубина базена је 2 метра, индекс преламања базена је 4/3. Ако се риба види скоро нормално на површину базена, колико је риба видљива од површине базена?
A. 1 метар од површине базена
Б. 1,5 метара од површине базена
C. 2 метра од површине базена
D. 2,67 метара од површине базена
Пембахасан
Познато је да:
Индекс преламања базена = 4/3
Дубина базена = 2 метра
Питање: Колико далеко се риба може видети са површине језера?
Јаваб :
Привидна удаљеност = 1 : n (стварна удаљеност)
Привидна удаљеност = 1: 4/3 (2 метра)
Привидна удаљеност = 1 x 3/4 (2 метра)
Привидна удаљеност = 3/4 (2 метра)
Привидна удаљеност = 6/4
Привидна удаљеност = 1,5 метара
Удаљеност рибе видљиве са површине језера = 1,5 метара
Тачан одговор је Б.
8. Светлост се може преносити у каналу чији је индекс преламања у односу на околину….
А. > 1
Б. = 1
Ц. < 1
Д. = 0
Пембахасан
Индекс преламања вакуума = 1,0000
Индекс преламања средине је већи од индекса преламања вакуума.
Тачан одговор је А.
Дисперзија светлости
9. Угао дисперзије је угао између две боје монохроматске светлости који се јавља у случају….
А. поларизација светлости
Б. апсорпција светлости
C. дисперзија светлости
D. дифракција светлости
Пембахасан
Монохроматска светлост је светлост која има једну боју или таласну дужину. Бела светлост, попут сунчеве светлости, је комбинација свих боја, свака са различитом таласном дужином или фреквенцијом. Разлагање беле светлости на видљиви спектар (црвена, наранџаста, жута, зелена, плава, индиго и љубичаста) назива се дисперзија светлости.
Распршивање светлости може се постићи призмама, капљицама воде или другим предметима. Дуге су пример дисперзије светлости у свакодневном животу, где се сунчева светлост распршује капљицама кише.
Тачан одговор је Ц.
10. Питања за Националну научну олимпијаду 2011. за основне школе на нивоу регентства/града бр. 60
Дуга се појављује као шарена трака обликована као делимични круг. Тачан редослед четири дугине боје испод, од најмањег до највећег радијуса, је…
А. црвена, наранџаста, жута, зелена
Б. плава, љубичаста, зелена, жута
C. зелена, плава, индиго, љубичаста
Д. индиго, плава, зелена, жута
Пембахасан
Редослед дугиних боја је црвена, наранџаста, жута, зелена, плава, индиго и љубичаста.
Црвена светлост има најдужу таласну дужину, док љубичаста светлост има најкраћу. Отклон сваке боје светлости зависи од њене таласне дужине.
Када се бела сунчева светлост распршује кишним капљицама, светлост са дужим таласним дужинама се мање скреће, док се светлост са краћим таласним дужинама скреће више. Црвена светлост се најмање скреће јер је њена таласна дужина дужа, док се љубичаста светлост највише скреће јер је њена таласна дужина краћа, као што је приказано на дијаграму испод. Дакле, око посматрача види црвену светлост на врху, а љубичасту светлост на дну.
Све боје дугиних боја су делимично кружног облика, где се црвени круг светлости налази на врху па има највећи полупречник, док се љубичасти круг светлости налази на дну па има најмањи полупречник.
Редослед светлих боја од највећег до најмањег радијуса је црвена, наранџаста, жута, зелена, плава, индиго, љубичаста.
Тачан одговор је Д.
11. Светле боје слоја уља на површини воде настају због догађаја...
А. интерференција
Б. поларизација
C. dispersi
Д. дифракција
Пембахасан
Тачан одговор је Ц.
