Mga halimbawa ng mga tanong at pormula para sa mga light wave sa pisikal na optika
Mga katangian ng liwanag
1. Ang liwanag ay isang electromagnetic wave, samakatuwid ang liwanag….
A. Hindi nakakaranas ng repleksyon
B. Hindi nakakaranas ng repraksyon
C. Hindi nangangailangan ng midyum ng pagpapalaganap
D. Hindi nagdadala ng enerhiya sa pagpapalaganap nito
Pagtalakay
Ang liwanag ay isang alon, samakatuwid, ito ay sumasailalim sa repleksyon, repraksyon, at nagdadala ng enerhiya habang lumalaganap, tulad ng ibang mga alon. Ang liwanag ay isang electromagnetic wave, kaya hindi ito nangangailangan ng medium para sa paglaganap.
Ang tamang sagot ay C.
2. Bigyang-pansin ang sumusunod na pahayag:
1. Ang liwanag ay gumagalaw sa isang tuwid na linya
2. Ang liwanag ay isang electromagnetic wave
3. Maaaring masipsip ang liwanag
4. Ang liwanag ay may dalang karga ng kuryente
Ang tamang pahayag tungkol sa mga katangian ng liwanag ay...
A. pahayag 1 lamang
B. mga pahayag 1 at 2
C. mga pahayag 1, 2 at 3
D. lahat ng pahayag ay totoo
Pagtalakay
1. Ang liwanag ay gumagalaw sa isang tuwid na linya.
Totoo ang pahayag na ito dahil bagama't ang liwanag ay gumagalaw na parang isang transverse wave, ang landas ng liwanag ay isang tuwid na linya. Sa paksa ng geometric optics (repleksyon at repraksyon ng liwanag), ang liwanag ay inilalarawan bilang isang sinag na ang landas ng paggalaw ay isang tuwid na linya.
2. Ang liwanag ay isang electromagnetic wave:
Totoo ang pahayag na ito dahil ang liwanag ay isang electromagnetic wave, kung saan ang paglaganap ng liwanag ay hindi nangangailangan ng isang medium.
3. Maaaring masipsip ang liwanag:
Totoo ang pahayag na ito. Ang liwanag ay isang uri ng electromagnetic wave. Lahat ng alon, mekanikal man o electromagnetic, ay nagdadala ng enerhiya habang naglalakbay ang mga ito mula sa isang lokasyon patungo sa isa pa. Samakatuwid, ang ilan sa enerhiya ng liwanag ay maaaring masipsip ng medium na dinadaanan nito. Halimbawa, kapag ang liwanag ay naglalakbay patungo sa isang plane mirror, karamihan sa liwanag ay narereplekta, ngunit isang maliit na bahagi ang nasipsip ng salamin.
4. Ang liwanag ay may dalang karga ng kuryente:
Mali ang pahayag na ito. Ang liwanag ay isang electromagnetic wave, at ang mga electromagnetic wave ay nalilikha sa pamamagitan ng nag-o-oscillate na electric at magnetic field. Ang mga electromagnetic wave ay inilalabas sa pamamagitan ng pagbilis ng mga electric charge.
Ang tamang sagot ay C.
Perpektong repleksyon
3. Ang larawan sa kanan ay nagpapakita ng isang batong alahas na gawa sa diyamante na napakamahal dahil ang liwanag na naaaninag ng diyamante ay kumikinang. Ang penomenong ito ay sanhi ng…
A. perpektong repraksyon kung saan ang liwanag ay pumapasok mula sa isang hindi gaanong siksik na midyum patungo sa isang mas siksik na midyum
B. perpektong repraksyon kung saan ang anggulo ng insidente ay mas maliit kaysa sa anggulo ng hangganan
C. perpektong repleksyon kung saan ang liwanag ay nagmumula sa isang hindi gaanong siksik na midyum patungo sa isang mas siksik na midyum
D. perpektong repleksyon kung saan ang anggulo ng insidente ay mas malaki kaysa sa anggulo ng hangganan
Pagtalakay
Ang liwanag mula sa isang diyamante ay tila kumikinang dahil sa pagkalat ng liwanag at perpektong repleksyon. Nangyayari ang perpektong repleksyon kapag ang liwanag ay lumilipat mula sa isang medium na may mas mataas na refractive index patungo sa isa na may mas mababang refractive index. Halimbawa, ang liwanag ay lumilipat mula sa diyamante (na may mas mataas na refractive index) patungo sa hangin (na may mas mababang refractive index). Upang higit na maunawaan ito, suriin ang larawan sa ibaba.
Kapag ang liwanag ay gumagalaw mula sa isang medium na may malaking refractive index patungo sa isang medium na may maliit na refractive index, ang liwanag ay nababaling palayo sa normal. Kung ang anggulo ng insidente (i) ay mas malaki, ang anggulo ng repraksyon (r) ay mas malaki. Sa isang tiyak na anggulo ng insidente, ang anggulo ng repraksyon ay 90o. Ang anggulo ng insidente kapag ang anggulo ng repraksyon ay 90o ay tinatawag na critical angle (θk) o limit angle. Kung ang anggulo ng insidente ay mas malaki kaysa sa critical angle o limit angle, walang liwanag ang narerepraksyon; lahat ng liwanag ay narereplekta.
Ang tamang sagot ay D.
4. Mga Tanong sa Pambansang Olimpiada sa Agham 2011 para sa mga Junior High School sa Antas ng Rehiyon/Lungsod Blg. 39
Ang sumusunod na kababalaghan, na isang sintomas ng perpektong repleksyon, ay….
A. bahaghari
B. malikmata
C. may kulay na lawa
D. astigmatismo
Pagtalakay
Ang isang mirage ay tinatawag na perpektong repleksyon dahil sa prosesong ito, ang liwanag na nagmumula sa hangin ay hindi narerepraksyon ng ibabaw ng kalsada kundi lumilitaw na parang lahat ng liwanag ay narerepleksyon ng ibabaw ng kalsada. Nangyayari ang mga mirage dahil ang liwanag ay naglalakbay sa mga patong ng hangin na may iba't ibang repraktibong indeks dahil sa iba't ibang densidad ng mga patong ng hangin na ito. Sa katotohanan, ang liwanag ay hindi narereplika ng ibabaw ng kalsada kundi narerepraksyon (binabaluktot) ng mga patong ng hangin na may iba't ibang repraktibong indeks.
Ang tamang sagot ay B.
5. Mga Tanong sa Pambansang Olimpiada sa Agham 2010 para sa mga Junior High School sa Antas ng Rehiyon/Lungsod Blg. 30
Ang makakita ng mantika sa ibabaw ng aspaltadong kalsada sa isang mainit na araw ay maituturing na isang ganap na pagninilay-nilay dahil….
A. Ang repraktibong indeks ng mga pang-itaas na patong ng hangin ay mas malaki kaysa sa mga pang-ibabang patong.
B. Ang repraktibong indeks ng mga pang-itaas na patong ng hangin ay mas maliit kaysa sa mga pang-ibabang patong.
C. Ang mga patak ng tubig ay nagpapakita ng iba't ibang kulay sa iba't ibang anggulo ng repleksyon.
D. Ang mga patak ng tubig ay nagrerepraktibo ng iba't ibang kulay sa iba't ibang anggulo ng repraktibo.
Pagtalakay
Ang isang eksena tulad ng pagtalsik ng langis sa isang aspaltadong kalsada sa isang mainit na araw ay isang halimbawa ng isang malikmata. Ang mga malikmata ay nangyayari dahil sa pagkakaiba ng refractive index sa pagitan ng air layer na malapit sa kalsada at ng air layer sa itaas nito.
Sa isang mainit na araw, pinapainit ng ibabaw ng kalsada ang hangin nang direkta sa itaas nito, na nagiging sanhi ng mas mainit na patong ng hangin na direktang nasa itaas ng ibabaw ng kalsada kaysa sa patong ng hangin na nasa itaas pa. Ang mas mainit na patong ng hangin ay nakakaranas ng mas malaking paglawak ng volume, na ginagawa itong hindi gaanong siksik (mas mababang densidad). Sa kabaligtaran, ang hindi gaanong mainit na patong ng hangin sa itaas nito ay nakakaranas ng mas kaunting paglawak ng volume, na ginagawa itong mas siksik (mas mataas na densidad). Kaya ang mas mababang patong ng hangin ay hindi gaanong siksik, habang ang mas itaas na patong ng hangin ay mas siksik.
Dahil ang patong ng hangin sa ilalim (mas malapit sa ibabaw ng kalsada) ay hindi gaanong siksik, mas mabilis na gumagalaw ang liwanag kapag dumadaan ito rito, habang ang patong ng hangin sa itaas ay mas siksik kaya mas mabagal na gumagalaw ang liwanag kapag dumadaan ito rito.
Ang pormula para sa refractive index ay: n = c / v, kung saan ang n ay ang refractive index, c = bilis ng liwanag sa vacuum = constant = 3 x 108 m/s, v = bilis ng liwanag sa midyum. Batay sa pormulang ito, ang c ay nakatakda upang kung ang v ay lumalaki ay lumiliit naman ang n at kabaliktaran kung ang v ay bumababa ay lumalaki rin ang n.
Mas mabilis na gumagalaw ang liwanag sa ibabang patong ng hangin (malaking v) kaya't ang ibabang patong ng hangin ay may mas maliit na refractive index (maliit na n) samantalang ang liwanag ay mas mabagal na gumagalaw sa itaas na patong ng hangin (maliit na v) kaya't ang itaas na patong ng hangin ay may mas malaking refractive index (malaking n).
Ang tamang sagot ay A.
indeks ng repraktibo
6. Ang isang nakikitang sinag ng liwanag ay may wavelength na 510 nm sa hangin. Kung ang sinag ng liwanag ay papasok sa isang medium na may refractive index na 1,5, ang wavelength nito ay magbabago sa….
A. 680 nm
B. 510 nm
C. 340 nm
D. 170 nm
Pagtalakay
Alam na:
Haba ng daluyong (λ) = 510 nm = 510 x 10-9 metro
Indeks ng repraktibo (n) = 1,5
Tanong: Ang wavelength (λ) ay nagbabago sa….
Sagot:
Ang wavelength (λ) ay nagbabago sa 340 nanometer.
Ang tamang sagot ay C.
7. Isang isda ang nakikita sa ilalim ng isang malinaw na lawa, ang lalim ng lawa ay 2 metro, at ang refractive index ng lawa ay 4/3. Kung ang isda ay makikita halos patayo sa ibabaw ng lawa, gaano kalayo ang nakikitang isda mula sa ibabaw nito?
A. 1 metro mula sa ibabaw ng swimming pool
B. 1,5 metro mula sa ibabaw ng swimming pool
C. 2 metro mula sa ibabaw ng swimming pool
D. 2,67 metro mula sa ibabaw ng swimming pool
Pagtalakay
Alam na:
Indeks ng repraktibo ng pool = 4/3
Lalim ng swimming pool = 2 metro
Tanong: Gaano kalayo makikita ang mga isda mula sa ibabaw ng lawa?
Sagot:
Distansya ng pangitain = 1 : n (totoong distansya)
Distansya ng nakikitang distansya = 1 : 4/3 (2 metro)
Distansya ng nakikitang distansya = 1 x 3/4 (2 metro)
Distansya ng liwanag = 3/4 (2 metro)
Tila distansya = 6/4
Tila distansya = 1,5 metro
Ang distansya ng isdang nakikita mula sa ibabaw ng lawa = 1,5 metro
Ang tamang sagot ay B.
8. Ang liwanag ay maaaring maipadala sa isang channel na ang refractive index relatibo sa kapaligiran ay….
A. > 1
B. = 1
C. < 1
D. = 0
Pagtalakay
Indeks ng repraktibo ng vacuum = 1,0000
Ang refractive index ng isang medium ay mas malaki kaysa sa refractive index ng isang vacuum.
Ang tamang sagot ay A.
Pagkalat ng liwanag
9. Ang anggulo ng dispersyon ay ang anggulo sa pagitan ng dalawang kulay ng monokromatikong liwanag na nangyayari sa kaganapan ng….
A. polariseysyon ng liwanag
B. pagsipsip ng liwanag
C. pagpapakalat ng liwanag
D. dipraksyon ng liwanag
Pagtalakay
Ang monokromatikong liwanag ay liwanag na may iisang kulay o wavelength. Ang puting liwanag, tulad ng sikat ng araw, ay kombinasyon ng lahat ng kulay, bawat isa ay may iba't ibang wavelength o frequency. Ang paghahati-hati ng puting liwanag sa nakikitang spectrum (pula, kahel, dilaw, berde, asul, indigo, at lila) ay tinatawag na light dispersion.
Ang pagkalat ng liwanag ay maaaring makamit sa pamamagitan ng mga prisma, patak ng tubig, o iba pang mga bagay. Ang mga bahaghari ay isang halimbawa ng pagkalat ng liwanag sa pang-araw-araw na buhay, kung saan ang sikat ng araw ay ikinakalat ng mga patak ng ulan.
Ang tamang sagot ay C.
10. Mga Tanong sa Pambansang Olimpiada sa Agham 2011 para sa mga Junior High School sa Antas ng Rehiyon/Lungsod Blg. 60
Ang bahaghari ay lumilitaw bilang isang makulay na laso na hugis-partial circle. Ang tamang pagkakasunod-sunod ng apat na kulay ng bahaghari sa ibaba, mula sa pinakamaliit hanggang sa pinakamalaking radius, ay…
A. pula, kahel, dilaw, berde
B. asul, lila, berde, dilaw
C. berde, asul, indigo, lila
D. indigo, asul, berde, dilaw
Pagtalakay
Ang pagkakasunod-sunod ng mga kulay ng bahaghari ay pula, kahel, dilaw, berde, asul, indigo at lila.
Ang pulang ilaw ang may pinakamahabang wavelength, habang ang lilang ilaw ang may pinakamaikli. Ang paglihis ng bawat kulay ng ilaw ay nakadepende sa wavelength nito.
Kapag ang puting sikat ng araw ay ikinakalat ng mga patak ng ulan, ang liwanag na may mas mahahabang wavelength ay mas kaunting naililihis, habang ang liwanag na may mas maiikling wavelength ay mas naililihis. Ang pulang liwanag ay pinakamaliit na naililihis dahil mas mahaba ang wavelength nito, habang ang lilang liwanag ay pinakamadalas na naililihis dahil mas maikli ang wavelength nito, gaya ng ipinapakita sa diagram sa ibaba. Kaya, nakikita ng mata ng tagamasid ang pulang liwanag sa itaas at ang lilang liwanag sa ibaba.
Ang lahat ng kulay ng liwanag na bahaghari ay bahagyang pabilog ang hugis, kung saan ang pulang bilog ng liwanag ay nasa itaas kaya ito ang may pinakamalaking radius, habang ang lilang bilog ng liwanag ay nasa ibaba kaya ito ang may pinakamaliit na radius.
Ang pagkakasunod-sunod ng mga kulay ng liwanag mula sa pinakamalaking radius hanggang sa pinakamaliit na radius ay pula, kahel, dilaw, berde, asul, indigo, at lila.
Ang tamang sagot ay D.
Ano ang ibig sabihin ng "mga kulay na mapusyaw"?...
A. panghihimasok
B. polariseysyon
C. dispersi
D. dipraksyon
Pagtalakay
Ang tamang sagot ay C.
