Mifano 11 ya Mawimbi ya Mwanga
Zingatia kauli zifuatazo:
(1) Badilisha gridi na gridi yenye idadi kubwa ya mistari kwa kila milimita.
(2) Mwanga unaoshuka kutoka bluu hadi njano
(3) Badilisha mwanga unaotoka nyekundu hadi kijani
(4) Sogeza skrini karibu na gridi ya taifa
Kinachojumuishwa katika juhudi za kuongeza upana wa bendi angavu katika jaribio la wavu wa diffraction ni...
Majadiliano
Fomula ya kuingilia kati ya mgawanyiko mara mbili (uingiliaji wa ujenzi):
Upana wa mtaro (d) ni mdogo sana ikilinganishwa na umbali kati ya mtaro na skrini (L) hivyo pembe ni ndogo sana. Pembe ni ndogo sana kiasi kwamba thamani ya sin θ iko karibu na tangent θ.
dhambi θ ≈ tan θ = y / L
Taarifa:
y = upana wa bendi angavu, n = mpangilio, λ = urefu wa wimbi, L = umbali kati ya wavu na skrini, d = upana wa mtaro.
d = 1 / (mistari 4000 / cm) = 0,00025 cm
(1) Badilisha gridi na gridi yenye idadi kubwa ya mistari kwa kila milimita.
Mfano:
d = 1 / (mistari 1000 / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (mistari 2000 / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (mistari 3000 / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (mistari 4000 / cm) = 0,00025 cm
Kulingana na hesabu hii, ikiwa idadi ya mistari kwa milimita ni kubwa zaidi, basi upana wa mtaro (d) ni mdogo. Kulingana na fomula hapo juu, ikiwa upana wa mtaro (d) ni mdogo, basi upana wa utepe angavu (y) ni mkubwa zaidi.
Kauli hii ni kweli.
(2) Mwanga unaoshuka kutoka bluu hadi njano
Mwanga wa bluu una masafa makubwa kuliko mwanga wa njano, kinyume chake
Mwanga wa bluu una urefu mdogo wa wimbi kuliko mwanga wa njano.
Ikiwa mwanga utashuka kutoka bluu hadi njano, basi urefu wa wimbi unakuwa mkubwa zaidi.
Kulingana na fomula hapo juu, ikiwa urefu wa wimbi ni mkubwa zaidi, upana wa bendi angavu (y) ni mkubwa zaidi.
Kauli hii ni kweli.
(3) Badilisha mwanga unaotoka nyekundu hadi kijani
Mwanga mwekundu una masafa ya chini kuliko mwanga wa kijani, kinyume chake
Mwanga mwekundu una urefu mrefu wa wimbi kuliko mwanga wa njano.
Ikiwa mwanga utashuka kutoka nyekundu hadi kijani, basi urefu wa wimbi unakuwa mdogo.
Kulingana na fomula hapo juu, ikiwa urefu wa wimbi ni mdogo, upana wa bendi angavu (y) ni mdogo.
Kauli hii si sahihi.
(4) Sogeza skrini karibu na gridi ya taifa
Kusogeza skrini karibu na gridi ya taifa kunamaanisha kupunguza L. Kulingana na fomula hapo juu, ikiwa umbali kati ya gridi ya taifa na skrini (L) ni mdogo, upana wa bendi angavu (y) ni mdogo.
Kauli hii si sahihi.
2. Mtawanyiko wa mwanga
Katika jaribio la mtawanyiko wa mwanga kwa kutumia wavu wa mistari 4.500.cm -1 , kwenye skrini iliyowekwa umbali wa L kutoka kwa wavu, umbali wa bendi angavu ya mpangilio wa pili ni 1 mm. Ikiwa wavu unaotumika utabadilishwa na wavu mwingine wenye mistari 5.400.cm -1 , basi umbali wa bendi angavu ya mpangilio wa pili unaopimwa kutoka kwa bendi angavu ya kati ni...
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
C. 1,2 mm
D. 1,6 mm
E. 2,2 mm
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
d 1 = 1 / (mistari 4500 / cm) = 1/4500 cm
n 1 = 2
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d 2 = 1 / (mistari 5400 / cm) = 1/ 5400 cm
n 2 = 2
Aliuliza: y 2
Jibu:
Fomula ya kuingilia kati ya mgawanyiko mara mbili (uingiliaji wa ujenzi):
d sin θ = n λ
Upana wa mtaro ni mdogo sana ikilinganishwa na umbali kati ya mtaro na skrini kwa hivyo pembe ni ndogo sana. Pembe ni ndogo sana kiasi kwamba thamani ya sin theta iko karibu na tangent theta.
dhambi θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = n λ L
Taarifa:
d = upana wa mkato, y = umbali kati ya mwanga wa kati na mwanga wa mpangilio wa nth, n = mpangilio, λ = urefu wa wimbi, L = umbali kati ya wavu na skrini.
Jaribio la 1:
d 1 y 1 = n 1 λ L
(1/4500)(0,1) = (2) λ L
0,1 / 4500 = (2) λ L
0,1 / (2)(4500) = λ L
0,1 / 9000 = λ L
Jaribio la 2:
d 2 y 2 = n 2 λ L
(1/5400)(y 2 ) = (2) λ L
y 2 / 5400 = (2) λ L
y 2 / (2)(5400) = λ L
y 2 / 10.800 = λ L
Urefu wa wimbi la mwanga (λ) unaotumika ni sawa na umbali kati ya wavu na skrini (L) pia ni sawa.
λ L = λ L
0,1 / 9000 = y 2 / 10.800
(0,1)(10.800) = (y 2 )(9000)
1080 = y 2 (9000)
y 2 = 1080 / 9000
y 2 = 0,12 cm
y 2 = 1,2 mm
Jibu sahihi ni C.
Kuingilia kwa Mwangaza
3. Mipasuko miwili myembamba iliyotenganishwa na umbali wa milimita 2 huangaziwa kwa mlalo. Kwenye skrini mita 1 kutoka kwenye mipasuko, mstari wa nne mkali huundwa, ulioko milimita 1 kutoka kwenye mstari wa kati mkali. Urefu wa wimbi la mwanga unaotumika ni…
A. 24 x 10 -6 mita
B. 8,0 x 10 -6 mita
C. 3,7 x 10 -6 mita
D. 2,0 x 10 -6 mita
M. 0,5 x 10 -6 m
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Umbali kati ya mianya (d) = 2 mm = 2 x 10 -3 mita
Mpangilio (n) = 4
Umbali kati ya skrini na pengo (l) = mita 1
Umbali wa mstari wa 4 unaong'aa kutoka mstari wa kati unaong'aa (y) = 1 mm = 1 x mita 10 -3 = mita 10 -3
Swali: Urefu wa mawimbi ya mwanga ( λ)
Jibu:
Fomula ya kuingilia kati ya mgawanyiko mara mbili (uingiliaji wa ujenzi):
d sin θ = n λ
Umbali kati ya mianya ni mdogo kuliko umbali kati ya mianya na skrini ili pembe iwe ndogo sana. Pembe ni ndogo sana ili thamani ya sin θ iko karibu na tangen θ.
Urefu wa mawimbi ya mwanga ( λ):
Jibu sahihi ni E.
4. Katika jaribio la Young, mianya miwili midogo ilitumika, kila moja ikiwa umbali wa milimita 3, na skrini iliwekwa mita 1 kutoka kwenye mianya. Ikiwa mwanga wa sita unatolewa kwa umbali wa milimita 1 kutoka kwenye mwanga wa kati, basi urefu wa wimbi la mwanga unaotumika ni...
A. 0,5 x 10 -6 m
B. 2,0 x 10 -6 mita
C. 3,7 x 10 -6 mita
D. 8,0 x 10 -6 mita
M. 24 x 10 -6 mita
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Umbali kati ya mianya (d) = 3 mm = 3 x 10 -3 mita
Mpangilio (n) = 6
Umbali kati ya skrini na pengo (l) = mita 1
Umbali wa mstari wa 6 unaong'aa kutoka mstari wa kati unaong'aa (y) = 1 mm = 1 x mita 10 -3 = mita 10 -3
Swali: Urefu wa mawimbi ya mwanga ( λ)
Jibu:
Urefu wa mawimbi ya mwanga ( λ):
Jibu sahihi ni A.
Sifa za Mawimbi ya Mwanga
5. Sifa za mawimbi:
(1) umbo la wimbi la muda mrefu
(2) inaweza kupinga
(3) inaweza kuingilia kati
(4) inaweza kugawanywa
(5) uenezaji wake unahitaji njia
Kauli iliyo hapo juu ambayo ni sifa ya mawimbi ya mwanga ni nambari…
A. (1), (2) na (3)
B. (1), (2) na (4)
C. (1), (3) na (5)
D. (2), (3) na (4)
E. (2), (2) na (5)
Majadiliano
Jibu sahihi ni D.
6. 2015/2016 SMA/MA Swali la Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia Nambari 29
Zingatia kauli ifuatayo!
(1) Inaweza kuingilia kati
(2) Kupitia utengano
(3) Kupitia mtawanyiko
(4) Kutambaa bila njia ya kati
(5) Inaweza kuakisiwa
Taarifa sahihi hapo juu kuhusu sifa za mawimbi ya sauti ni...
A. (1), (2), na (3)
B. (1), (3), na (5)
C. (1), (4), na (5)
D. (2), (3), na (4)
E. (3), (4), na (5)
Majadiliano
(2) Upolarization hutokea kwa mawimbi yanayovuka. Mawimbi ya sauti ni mawimbi ya muda mrefu.
(4) Mawimbi yanayoenea bila ya kielektroniki ni mawimbi ya sumakuumeme tu, mawimbi ya sauti ni mawimbi ya kimakanika ambayo yanahitaji kielektroniki ili kuenea.
Jibu sahihi ni B.
Mkunjo wa Mtawanyiko
7. Wavu wa mtawanyiko una mistari 4.000 kwa kila sentimita. Mwanga wa monochromatic huangaziwa kwenye wavu na hutoa mstari mkali wa mpangilio wa pili. Ikiwa pembe ya kupotoka ni 30 ° , basi urefu wa wimbi la mwanga ni… (1 Å = 10 -10 m)
A. 8.000 Å
B. 6.250 Å
C. 5.000 Å
D. 4.500 Å
E. 4.000 Å
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kigezo kisichobadilika cha kimiani (d) = 1 / (mistari 4000 / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10 -4 cm = 2,5 x 10 -6 mita
Mpangilio (n) = 2
dhambi 30 o = 0,5
1 Å = mita 10 -10
Swali: Urefu wa mawimbi ya mwanga (λ)
Jibu:
Jibu sahihi ni B.
8. Mwale wa mwanga wa monochromatic wenye urefu wa wimbi la mita 2.5 hadi mita 10 -7 hupiga wavu wenye mikwaruzo 10.000/cm. Je, pembe ya mstari wa pili mkali ni ipi?
A. 30 o
B. 37 o
C. 45 o
D. 53 o
E. 60 o
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kigezo kisichobadilika cha kimiani (d) = 1 / (mistari 10.000 / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10 -4 cm = 1 x 10 -6 mita
Mpangilio (n) = 2
Urefu wa mawimbi ya mwanga (λ) = mita 2,5 x 10 -7
Aliuliza: Pembe (θ)
Jibu:
Jibu sahihi ni A.
9. Uingiliaji kati wa mtaro mara mbili
Mwale wa mwanga wa njano unaangushwa kwenye mianya miwili, na kusababisha usumbufu unaoonekana kwenye skrini. Kutoka kwa kauli ifuatayo:
(1) Mkanda mkali utakuwa mpana zaidi ikiwa mwanga wa njano utabadilishwa na bluu
(2) Mkanda angavu utakuwa mpana zaidi ikiwa umbali kati ya mianya utapunguzwa.
( 3) Kadiri mwanga wa kati unavyokuwa mbali zaidi, ndivyo nguvu inavyopungua.
(4) kadiri mwanga wa kati unavyozidi kuwa mbali, ndivyo nguvu inavyobaki kuwa thabiti.
Kauli sahihi ni…
A. (1), (3) na (4)
B. (1) na (3) pekee
C. (1) na (4) pekee
D. (2) na (3) pekee
E. (2) na (4) pekee
Majadiliano
Umbali kati ya mianya ni mdogo kuliko umbali kati ya mianya na skrini ili pembe iwe ndogo sana. Pembe ni ndogo sana ili thamani ya sin θ iko karibu na tangen θ.
Fomula ya kuingilia kati ya mgawanyiko mara mbili (uingiliaji wa ujenzi)
Taarifa:
d = umbali kati ya mianya, y = umbali wa mstari wa nth angavu kutoka mstari wa kati angavu, l = umbali kati ya skrini na mianya, n = mpangilio, λ = p urefu wa wimbi la mwanga.
(1) Mkanda mkali utakuwa mpana zaidi ikiwa mwanga wa njano utabadilishwa na bluu
Kulingana na fomula hii, idadi ya mistari angavu (n) inalingana kinyume na urefu wa wimbi ( λ). Ikiwa urefu wa wimbi ni mdogo, idadi ya mistari angavu (n) ni kubwa zaidi. Mwanga wa manjano una urefu wa wimbi mrefu zaidi (masafa ya chini) kuliko mwanga wa bluu. Ikiwa mwanga wa manjano unabadilishwa na mwanga wa bluu, urefu wa wimbi ni mdogo, kwa hivyo idadi ya mistari angavu (n) ni kubwa zaidi.
Kauli hii ni kweli.
(2) Mkanda angavu utakuwa mpana zaidi ikiwa umbali kati ya mianya utapunguzwa.
Kulingana na fomula hapo juu, umbali kati ya mianya (d) unalingana moja kwa moja na idadi ya mistari angavu (n). Ikiwa umbali kati ya mianya utapunguzwa, idadi ya mistari angavu (n) itapungua.
Kauli hii si sahihi.
(3) Kadiri mwanga wa kati unavyozidi kuwa mbali, ndivyo nguvu inavyopungua.
Kiwango cha mwangaza kinahusiana na kiwango cha mwangaza. Kiwango cha mwangaza kina uwiano kinyume na umbali; kadiri umbali unavyokuwa mkubwa, ndivyo kiwango cha mwanga kinavyopungua (mwanga unapungua).
Kauli hii ni kweli.
(4) Kadiri mwanga wa kati unavyozidi kuwa mbali, ndivyo nguvu inavyobaki kuwa thabiti.
Kauli hii si sahihi.
Jibu sahihi ni B.
10. Mwangaza wa mwanga wa monochromatic wenye urefu wa wimbi la mita 5.10 -7 umeelekezwa kwenye wavu. Ikiwa umbali kati ya skrini na wavu ni mita 2 na mwanga wa mpangilio wa tatu unatokea kwenye skrini kwa umbali wa sentimita 150 kutoka kwenye mwanga wa kati, basi umbali kati ya mianya ni….
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Urefu wa mawimbi (λ) = 5 x 10-7 mita
l = mita 2
n = 3
y = sm 150 = mita 1,5
Aliuliza: kimiani isiyobadilika
Jibu:
dhambi θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Umbali kati ya mapengo:
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)(10-5mita)
d = (0,2)(10-5mita)
d = 2.10-6 mita
Jibu sahihi ni C.
11. Mwangaza wa mwanga wa monokromu wenye urefu wa wimbi la nm 500 (nano 1 = 10 -9 ) ni sawa na wavu . Ikiwa mwanga wa nne unaunda pembe ya kupotoka ya 30 o , idadi ya mistari kwa kila sentimita ya wavu ni….
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Urefu wa mawimbi (λ) = 500.10-9 mita = 5.10-7 mita
θ = 30o
n = 4
Aliuliza: idadi ya mistari kwa kila sentimita ya gridi
Jibu:
Umbali kati ya mapengo:
d sin θ = n λ
d (dhambi 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 mita
Idadi ya mistari kwa kila sentimita ya gridi:
x = 1/4.10-6 mita
x = 0,25.106 mstari/mita
x = 0,25.106 mstari / 102 cm
x = 0,25.104 mstari / cm
x = 25.102 mstari / cm
x = mistari 2500 / cm
Jibu sahihi ni B.
Chanzo cha Swali:
2015/2016 maswali ya Umoja wa Mataifa ya SMA/MA Fizikia
