uabooks.top » Fizika » 35. Az elektromágneses hullámok spektruma. Elektromágneses hullámok a természetben és a technikában
Інформація про новину
  • Переглядів: 214
  • Дата: 2-07-2020, 04:52
2-07-2020, 04:52

35. Az elektromágneses hullámok spektruma. Elektromágneses hullámok a természetben és a technikában

Категорія: Fizika




Az elektromágneses hullámok (elektromágneses sugárzás) -az elektromágneses tér rezgéseinek térbeli terjedése. Elektromágneses hullámokat számtalan objektum bocsáthat ki - az óriási csillagoktól az atommagig. Az elektromágneses hullámok spektrumával már a 9. osztályban megismerkedtetek. Felidézzük a tanultakat és új dolgokkal is megismerkedünk.

Az elektromágneses hullámok spektruma

Az elektromágneses hullámok spektruma (skálája) a természetben előforduló frekvenciák és elektromágneses hullámhosszok végtelen sorozata.

A spektrum egyik vagy másik szakaszához tartozó hullámok kibocsátása szerint megkülönböztetünk: alacsony frekvenciájú sugárzást és rádióhullámot; infravörös sugárzást, látható fényt és ultraibolya sugárzást; röntgensugárzást;

A spektrum szakaszai között nincs elvi különbség: mindegyik azonos sebességű elektromágneses hullám. Ezek a hullámok a fény sebességével terjednek a vákuumban; gyorsulással mozgó töltött részecskék hozzák létre; egyidejűleg rendelkeznek hullám- és kvantumtulajdonságokkal, mivel a hullámrészecske kettősség (dualizmus) - a természet általános tulajdonsága. A frekvencia növekedésével (hullámhossz csökkenésével) az első helyre fokozatosan az elektromágneses sugárzás kvantumtulajdonságai kerülnek, a frekvencia csökkenésével - a hullámtulajdonságok. A látható fény tartományában az elektromágneses sugárzás kvantum- és hullámtulajdonságai szinte azonosak.

35.1. ábra. Elektromágneses hullámok spektruma (skálája) - a természetben előforduló frekvenciák és elektromágneses hullámhosszok végtelen sorozata

Reméljük, hogy az utolsó állítás megerősítésére könnyen találtok példákat. Megvizsgáljuk részletesebben az elektromágneses hullámok spektrumát. Rádióhullámok

Rádióhullámok - 100 km (3 kHz) és 0,1 mm (3 THz) közötti hosszúságú elektromágneses hullámok.

A 10 km feletti ultrahosszú és a 0,1 mm hosszú ultrarövid, vagy mikrohullámú rádióhullámokat váltakozó elektromos áram hozza létre.

Az alacsonyfrekvenciájú sugárzás (ultrahosszú rádióhullámok) például a váltakozó áram járta vezetők körül vagy az elektromos áramot előállító generátorok közelében jön létre. Mivel ezeknek a hullámoknak az energiája nagyon kicsi, ezért csak kis távolságokra terjedhetnek, és nem hatnak érezhetően az élő szervezetekre, többek között az emberre.

A rádiótartományú elektromágneses hullámokat magasfrekvenciájú elektromágneses hullámok generátora által gerjesztett magasfrekvenciájú váltakozó áram hozza létre.

Rádiótartományú hullámok terjedésének jellegzetességei

Hosszú

hullámok

Középhullámok

Rövid

hullámok

Ultrarövid

hullámok

Hossza:

1 és 10 km közötti

Hossza:

100 m és 1 km közötti

Hossza:

10 és 100 m közötti

Hossza:

0,1 mm és 10 m közötti

Követik a Föld hajlatát, ezért számos nemzetközi rádióállomás ezen a hullámhosszon sugároz; ez a tartomány van kijelölve a tengeri navigációra.

Ezer kilométeres határon belül terjednek, mivel csak az ionoszfé-rától verődnek vissza. A középhullámon sugárzott rádióadások vétele éjjel vehető jobban, amikor megnövekszik az ionoszférikus réteg visszaverő képessége.

Az ionoszférától visszaverődve visszatérnek a Földre, annak felszínéről visz-szaverődve újra az ionoszféra felé irányulnak. Ezt a folyamatot ismételgetve a rádióhullám többször megkerülheti a Földet.

Gyakorlatilag az ionoszférától nem verődik vissza, csak a láthatóságon belül terjed. A többi rádiótartományú hullámmal összehasonlítva az ultrarövid hullámokat könnyebb modulálni, keskeny nyalábban irányíthatók, kevésbé szóródnak szét. Éppen ezért használják ezeket a hullámokat a mobiltelefon, televízió és rádiókapcsolatokban.

Látható tartományú elektromágneses hullámok

Az atomok a látható fényt, az infravörös és ultraibolya sugárzáshoz hasonlóan, gerjesztett állapotban bocsátják ki alacsonyabb energiaszintű állapotba történő átmenet során. Az atom elnyel egy meghatározott energiakvantumot és ezáltal gerjesztett állapotba kerül. Például az atomok (vagy molekulák) rugalmatlan ütközése során kinetikus energiájuk egy része a gerjesztésre fordítódik, majd fénykvantum alakjában kisugározódik. A rezgőkörhöz hasonlóan minden izolált atom csak meghatározott frekvenciájú hullámokat képes sugározni (igaz, a rezgőkör csak egy frekvenciájú hullámot sugároz ki).

Infravörös (meleg) sugárzás

Látható

fény

Ultraibolya

sugárzás

Hullám hossza:

760 nm és 1-2 mm közötti

Hullám hossza:

400 és 760 nm közötti

Hullám hossza:

10 és 400 nm közötti

• Infravörös sugárzásra minden, az abszolút nullától magasabb hőmérsékletű test képes. Ezen alapszik a hőkamerák - éjjellátó készülékek — működése.

• Az emberi szem nem érzékeli a spektrum ezen részét, mivel a kvantumok energiája kevés a szemidegek „felébresztéséhez”. Viszont az állatvilág számos képviselője speciális alkalmazkodóképességgel rendelkezik, sajátságos élő „éjjellátó készülékekkel”, amelyek képesek felfogni az infravörös sugarakat.

• Az infravörös sugárzás általában hasznos az emberi szervezet számára, de nagy mennyiségben szédülést, ájulást okozhat — hőguta és napszúrás.

• Látható fényt a nagyon felmelegített testek sugároznak. A hőmérséklet, amelyen a test sugározni kezd, a test anyagától függ. Egyes kémiai reakciókat is látható fénykibocsátás kísér (kemilumineszcen-cia), ami a szentjánosbogárnál és sugárállatkáknál figyelhető meg.

• Az emberi szem legjobban az 555 m hosz-szúságú fényhullámokat érzékeli, amelyek a spektrum zöld részének felelnek meg.

A látható fény hét színre osztódik: piros, narancssárga, sárga, zöld, világoskék, kék (indigó) és lila.

• Ultraibolya sugárzást a Nap és a csillagok, elektromos ívek, speciális kvarclámpák bocsátanak ki.

• Az emberi szem nem reagál az ultraibolya sugárzásra. Valószínűleg ez az evolúcióval kapcsolatos, hiszen a víz, ami a szem szaruhártyájának nagy részét elfoglalja, elnyeli a sugarakat.

Az ultraibolya sugárzás kémiailag nagyon aktív, ezért nagy adagokban negatívan hat az emberi szervezetre. Ezért nem ajánlatos napfényen tartózkodni tíz és tizenhárom óra között, amikor a napsugárzás a legintenzívebb. Azonban kis adagokban az ultraibolya sugárzás jótékonyan hat az emberi szervezetre: elősegíti a D-vi-tamin termelődést, erősíti az immunrendszert, kedvezően befolyásolja a szervezet több fontos életfunkcióját.

Jegyezzétek meg: a spektrum optikai sávjában az anyag atomszerkezete által meghatározott jelenségek dominálnak, ezért a hullámtulajdonságokon kívül a sugárzás kvantumtulajdonságai is feltárulnak.

Röntgensugárzás

A XXL században nincs olyan felnőtt ember, aki életében legalább egyszer ne készített volna röntgen-felvételt. A XIX. század végén a világsajtót bejárta az emberi kéz csontjait ábrázoló fénykép (35.2. ábra), amely a fizikusok számára is szenzációnak számított. A röntgensugárzás 1895-ös felfedezéséért Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) német fizikus kapta meg a világon elsőként 1911-ben a fizikai Nobel-díjat.

A röntgensugárzás (X-sugarak) - 0,001 és 100 nm közötti hosszúságú elektromágneses hullámok.

A röntgensugárzás a gyorsan mozgó elektronok és a röntgencső katódjának atomjai közötti kölcsönhatás eredményeként jön létre. A röntgencső vákuumot tartalmazó üvegbúra, benne két elektróddal: A anód-dal és K kátéddal (35.3. ábra). Az elektródok között magasfeszültséget (10-500 kV) hoznak létre, a kátédon pedig elektromos áramot engednek át; amikor a kátéd felmelegszik, felszínéről elektronok kezdenek kirepülni (emittálni).

Idézzétek fel, hogy nevezik a fémek felszínéről hő hatására történő elektronemisszió jelenségét?

A kátéd által kibocsátott elektronok az elektromos térben óriási sebességre gyorsulnak fel. Az anódba csapódásuk kétféle röntgensugárzást eredményez: fékezési sugárzást, amit az elektronok gyorsulása okoz az anódon történő fékezésükkor, valamint karakterisztikus sugárzást, amelyet az atom elektronhéjának magas energiájú gerjesztése okoz.

A röntgensugárzás legszélesebb felhasználási köre az orvostudomány, mivel áthatol az átlátszatlan tárgyakon (például az emberi testen). A csontszövetek kevésbé átlátszóak a röntgensugár számára, mint azok a szövetek, amelyekből a bőr és a belső szervek épülnek fel, ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb részeket képeznek. A röntgensugárzás romboló hatással van a szervezet sejtjeire, ezért nagyon óvatosan szabad felhasználni. A röntgenfelvételek széles körben használatosak az iparban (anyaghibák feltárásában), a vegyészeiben (elegyek elemzésében), fizikában (kristályok szerkezetének tanulmányozásában).

Gammasugárzás

A gamma (y)-sugárzás - 0,05 nm-nél kisebb hosszúságú elektromágneses hullámok.

A γ-sugárzást gerjesztett atommagok bocsátják ki az atommagok radioaktív kölcsönhatáskor, az atommagok és elemi részecskék radioaktív átalakulásakor.

A γ-sugárzást a defektoszkópiában (az alkatrészek belsejében lévé' hibák felderítésében), a sugárkémiában (például a polimerizációs folyamatokban), a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban (az ételek sterilizálására), orvostudományban (helyiségek sterilizálására, a sugárterápiában) alkalmazzák. A γ-sugárzás a szervezetben mutagén és karcinogén hatást vált ki. Viszont a pontosan irányított és adagolt γ-su-gárzást rákos sejtek megsemmisítésére használjál (sugárterápia) (35.4. ábra).

Jegyezzétek meg! Az elektromágneses sugárzás röntgen- és γ-sugárzás szakaszán azok kvantumtulajdonságai dominálnak.

Jegyezzétek meg!

Az X-sugarak tanulmányozásában, amelyeket később röntgensugaraknak neveztek el, fontos szerepe volt Ivan Pavlovics Puljuj (1845-1918) ukrán származású tudósnak, mivel 1881-ben ő találta fel a később Röntgen által felhasznált csövet, ami a mai röntgencsövek prototípusa. A fizika történetének szakértői a mai napig vitatkoznak arról, hogy valójában ki is fedezte fel az X-sugarakat (lásd a Fizika és technika Ukrajnában rubrikát a 35. § végén).

Összegezés

Az elektromágneses hullámok spektruma (skálája) a természetben előforduló frekvenciák és elektromágneses hullámhosszok végtelen sorozata.

A spektrum egyik vagy másik szakaszához tartozó hullámok kibocsátási és elnyelési folyamata szerint megkülönböztetünk: alacsonyfrekvenciás sugárzást és rádióhullámot (váltakozó elektromos áram hozza létre); infravörös sugárzást, látható fényt és ultraibolya sugárzást (gerjesztett atommagok bocsátják ki); röntgensugárzást (mozgó töltött részecskék lefékeződése során jön létre); γ-sugárzást (gerjesztett atommagok bocsátják ki).

A sugárzás összes fajtája elektromágneses hullám, tehát a térben fénysebességgel terjed. A hullám frekvenciájának növelésekor (csökken a hullámhosszuk) megnő az elektromágneses sugárzás áthatoló képessége és fokozatosan a sugárzás kvantumtulajdonságai érvényesülnek.

35.4. ábra. γ-sugárzás alkalmazása daganatos betegségek gyógyításában. Hogy a γ-sugarak ne károsítsák az egészséges sejteket, néhány gyenge γ-sugárnyalábot használnak, amiket a daganatra fókuszálnak

Ellenőrző kérdések

1. Nevezzétek meg az elektromágneses sugárzás általatok ismert típusait! 2. Mi a közös az összes elektromágneses sugárzástípus között? Miben különböznek egymástól? 3. Hogyan változnak az elektromágneses sugárzás tulajdonságai frekvenciájuk növelésével? 4. Mondjatok példákat különbőzé' típusú sugárzások felhasználására! 5. Hogyan küszöbölhető' ki némely típusú elektromágneses sugárzás káros hatása az emberre?

35. gyakorlat

1. Milyen berendezés vázlata látható az ábrán? Ki alkotta meg elsőiként ezt a berendezést? Nevezzétek meg a fó'bb elemeit!

2. Miért használják az ultraibolya sugarakat helyiségek sterilizálására, az infravörösöket viszont nem?

Miért kell szemüveggel védeni a szemünket magas hegyekben?

4. Mekkora sebességet ér el az elektron a 32 kV feszültséggel üzemeié' röntgen-csóljen?

5. Ismeretes, hogy az elektromágneses sugárzásnak kémiai hatása van, amit fotoszintézisnek neveznek. Készítsetek rövid beszámolót a fotoszintézis hatásáról a földi életre!

6. A különböző' típusú elektromágneses sugárzások tulajdonságaira támaszkodva készítsetek utalásokat a strandon való tartózkodás szabályaira; orvosi vizsgálat során; számítógéppel végzett munka során!

FIZIKA ÉS TECHNIKA UKRAJNÁBAN

Ivan Pavlovics Puljuj (1845-1918) - ukrán származású fizikus és elektrotechnikus, közéleti személy. Közel 50, elsősorban a katódsu-gárzás és katódos X-sugarak, elektrotechnika és villamosenergetika problémáiról szóló tudományos mű szerzője.

Puljuj a Ternopili megye Grimajliv városkájában született. A ternopili gimnázium elvégzése után tanulmányait a Bécsi Egyetemen folytatta, majd a Strasbourg! Egyetemen természetfilozófiából szerzett doktori címet.

A mai napig vitás a röntgensugarak felfedezésének a kérdése. Röntgen nevét a maga idejében megismerte az egész világ, viszont Puljuj nemrég vált ismertté szélesebb körben. Röntgen felfedezése előtt 14 évvel építette meg azt a csövet, amely a röntgenkészülékek prototípusa lett.

Puljuj Röntgennél jóval mélyebben elemezte az X-sugarak létrejöttének természetét és mechanizmusát (később nevezték el azokat röntgensugaraknak), valamint bemutatta azok tulajdonságait. Puljuj az elsők között kezdett létrehozni vákuumos berendezéseket. Ismert volt a gázkisüléses lumineszcens lámpája, amely a technika történetébe „Puljuj-lámpa" néven került be. A lámpával készített X-sugaras felvételek az európai tudományos irodalomban jelentek meg, mint az X-sugarak gyógyászatban történő felhasználásának bizonyítékai.

A tudós másik találmánya lehetővé tette az elektromos áram hálózatát egyidejű telefon-kapcsolatok létrehozására is.

Puljuj nevét viseli a Ternopili Nemzeti Műszaki Egyetem; az Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia Puljujról elnevezett ösztöndíjat alapított az alkalmazott fizika terén elért eredmények elismerésére.

5. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Fénytörés tanulmányozása.

Cél: fénytörés megfigyelése „üveg-levegő" határon; az üveg levegőhöz viszonyított törésmutatójának meghatározása.

Eszközök: síküveg, hullámkarton-darab, ceruza, 4 tű, háromszögvonalzó, olló, vízzel telt edény.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)! A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

1. Idézzétek fel a fénytörés okait és törvényeit; írjátok le a törésmutató képletét!

2. Készítsetek rajzot a munkához (lásd az 1. ábrát)!

Ennek érdekében;

1) helyezzétek az üvegedényt a füzetlapra és ceruzával rajzoljátok körbe;

2) szerkesszétek meg az üveglap oldalait ábrázoló szakaszokra merőleges k egyenest; jelöljétek meg az O pontot;

3) körző segítségével szerkesszetek egy 3-4 cm sugarú, O középpontú körvonalat;

4) megközelítőleg 45°-os szögben húzzátok meg az O pontba eső fény irányát megadó sugarat; a sugár és a körvonal metszéspontját jelöljétek A betűvel;

5) ismételjétek meg még háromszor az 1-4 pontokban leírtakat (készítsetek még három rajzot), először növelve, majd csökkentve a beesési szöget!

Kísérlet

1. Az első rajzot tartalmazó füzetlapot helyezzétek hullámkarton lapra, a kontúrra helyezzétek rá a síküveget és az A és O pontokban függőlegesen állítsátok bele az 1. és 2. tűt (lásd a

2. ábrát)!

2. A tűk helyzetét az üveglapon keresztül figyelve állapítsátok meg a megtört sugár irányát! Ennek érdekében az alsó törőoldallal szemben szúrjátok be a 3. és 4. tűt úgy, hogy a négy tű alapja egy egyenesen feküdjön!

3. Vegyétek el az üveget és a tűket, a 3. és 4. tű alapján húzzatok egyenest, jelöljétek meg az M pontot, és rajzoljátok meg az OM megtört sugarat (lásd a 2. és 3. ábrát)!

4. Jelöljétek meg az OM sugár és a körvonal В metszéspontját!

5. Az 1-4 pontokban leírtakat végezzétek el még három körvonal esetében!

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

Mindegyik ábrán:

1. Jelöljétek meg a beesési és törési szögeket!

2. Az A és В pontokból szerkesszetek merőlegest a k egyenesre, és mérjétek meg a kapott a és b szakaszok hosszát (lásd a 3. ábrát)!

3. Számítsátok ki az üveg levegőhöz viszonyított törésmutatóját:

4. Szerkesszétek meg az a(b) függvény grafikonját, és határozzátok meg a törésmutató átlagos értékét (lásd a 2. függeléket)!

5. Számítsátok ki a törésmutató meghatározásának viszonylagos és abszolút hibáit, a kerekítési szabály alapján kerekítsétek ki az eredményeket (lásd a 2. függeléket)!

A kísérlet eredményeinek elemzése

Az eredmények alapján vonjatok le következtetéseket!

Alkotói feladat

A 4, ábra alapján tervezzétek meg, és írjátok le a víz levegőhöz viszonyított törésmutatójának meghatározására szolgáló kísérletet! Kartonból vágjatok ki egy kört, és végezzétek el a kísérletet! Elemezzétek az eredményt, és fogalmazzatok meg következtetést!

6. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Lencse és lencserendszer törőértékének meghatározása. Cél: meghatározni a gyűjtő- és szórólencse törőértékét; meggyőződni róla, hogy a két vékony lencséből álló rendszer D törőértéke a lencsék törőértékének az összegével egyenlő: D = Di + D%.

Eszközök: kis fókusztávolságú gyűjtő- és szórólencse talpon, ernyő, fényforrás (gyertya vagy elektromos izzólámpa), mérőszalag, faléc.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)! A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

írjátok be a füzetetekbe a vékony lencse képletét, és gondoljátok végig, milyen méréseket kell elvégeznetek a törőérték meghatározására!

Kísérlet

1. kísérlet. Gyűjtőlencse törőértékének meghatározása

1. Gyűjtőlencsét használva állítsátok össze az 1, ábrán látható eszközt!

2. Az ernyőn kapjátok meg a fényforrás tiszta képét!

3. Mérjétek meg a fényforrás és a gyűjtőlencse közötti dlt valamint a lencse és a képernyő közötti Д távolságot!

2. kísérlet Szórólencse törőértékének meghatározása

1. Állítsátok össze, és helyezzétek el a léc mentén a 2. ábrán látható eszközt!

2. A gyűjtőlencsét és ernyőt mozgatva kapjátok meg a fényforrás tiszta képét!

3. Mérjétek le a szórólencse és a fényforrás (S) közötti d2 távolságot, és a lécen jelöljétek be a szórólencse helyét (lásd a 3. ábrát)!

4. Vegyétek el a szórólencsét, és a gyűjtőlencsét nem mozgatva, a fényforrást mozdítsátok el a gyűjtőlencse irányába addig, amíg az ernyőn meg nem jelenik a fényforrás tiszta képe!

5. Mérjétek le a gyűjtőlencse előző helye és a fényforrás új helye (Sj) közötti /2 távolságot (lásd a 3. ábrát)!

3. kísérlet. Két szorosan összefogott lencse által alkotott rendszer törőértékének meghatározása

1. Rakjátok a lehető legközelebb egymás mellé a szóró- és gyűjtőlencsét, majd az így kapott rendszert helyezzétek a fényforrás és az ernyő közé úgy, hogy az ernyőn megjelenjen az áramforrás tiszta, nagyított képe!

2. Mérjétek meg az áramforrás és a lencserendszer közötti d3, valamint a lencserendszer és az ernyő közötti /3 távolságot!

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

1. A

képletek segítségével határozzátok meg minden

kísérlet esetében a lencse (lencserendszer) töró'értékét és fókusztávolságát!

Jegyezzétek meg: a 2. kísérletben a lencse és a képe közötti /2 távolság előjele mivel az S áramforrás látszólagos képe a szórólencsében!

2. Értékeljétek a kísérlet eredményeinek viszonylagos hibáit a következő

képlet segítségével:

A kísérlet eredményeinek elemzése

Az eredmények alapján vonjatok le következtetéseket!

Alkotói feladat

Tegyük fel, hogy a szemfenék f mélysége (a „szem” optikai rendszer optikai középpontja és a retina közötti távolság) 15 mm. Értékeljétek szemetek legnagyobb törőértékét! Ennek érdekében egyik szemeteket zárjátok be, a másik elé pedig helyezzétek oda V-alakban kinyújtott ujjaitokat! Az ujjaitok között egy fogvájót figyelve addig közelítsétek azt a szemetek felé, ameddig nem látjátok duplán. Mérjétek meg a fogvájó és a szemetek közötti d távolságot, majd a vékony lencse képletével határozzátok meg szemetek legnagyobb törőértékét (űmax)!

7. SZÁMÚ KÍSÉRLETI FELADAT

Téma. Fényhullám hosszának meghatározása.

Cél: megtanulni meghatározni a fény hullámhosszát optikai rács segítségével.

Eszközök: elektromos Izzólámpa, fényhullámhossz meghatározására szolgáló eszköz, optikai rács, állvány.

ÚTMUTATÓ A MUNKÁHOZ

Szigorúan tartsátok be a biztonsági előírásokat (lásd a tankönyv belső borítóját)!

A mérések és számítások eredményeit azonnal írjátok be a táblázatba!

Előkészület a kísérlethez

1. Határozzátok meg az optikai rács d periódusát (a rácson általában feltüntetik a milliméterenként! karcolatok N számát, a periódust pedig a

képlettel számítják ki).

у

2. Állítsátok össze az 1. ábrán látható eszközt!

Kísérlet

1. Az optikai rácson és az izzón lévó' résen átnézve figyeljétek meg az ernyőn a diffrakciós spektrumokat, amelyek vonalai párhuzamosak a skálán lévő karcolatokkal (lásd a 2. és 3. ábrákat)!

2. Az ernyőn lévő skála alapján határozzátok meg a rés közepe és a réstől jobbra lévő lila színű elsőrendű spektrum széle közötti ab majd a rés közepe és a réstől balra lévő lila színű elsőrendű spektrum szélei közötti a2 távolságokat!

3. Ismételjétek meg a 2. pontban leírtakat a piros színű elsődleges spektrum határán is!

4. Mérjétek le a rács és az ernyő közötti l távolságot!

A kísérlet eredményeinek feldolgozása

1. Számítsátok ki a rés közepe és a lila, valamint piros színű elsődleges spektrumok szélei közötti távolságok átlagát!

2. A

képlet segítségével számítsátok ki a piros és lila színű hul

lámok hosszát!

3. Értékeljétek az eredmények viszonylagos hibáját a mérések eredményeinek

és a táblázati értékeknek az összehasonlításával:

A kísérlet eredményeinek elemzése

Az eredmények alapján vonjatok le következtetéseket!

Alkotói feladat

Határozzátok meg a piros színű fényhullám hosszát a másodrendű diffrakciós spektrum alapján! Hasonlítsátok össze a piros fény meghatározott hullámhosszát a kísérleti feladatban kapott eredménnyel! írjátok le az eltérés okait!

AZ OPTIKA CÍMŰ III. FEJEZET ÖSSZEGEZÉSE

1. Bővítettétek tudásotokat a fényről, amit az optika — a fizikának a látható tartományú elektromágneses hullámok terjedésével és az anyagokkal való kölcsönhatásukkal foglalkozó fejezete — tanulmányoz.

2. Felidéztétek a fényjelenségeket és a fény terjedésének törvényeit.

3. Megismertétek a fény hullámtulajdonságait.

4. Kiderítettétek, hogy a fény rendelkezik hullám és részecsketulajdonsággal is.

5. Felidéztétek az elektromágneses hullámokat és azok tulajdonságait, megismertétek az elektromágneses hullámok térbeli terjedésének jellegzetességeit.

ÖNELLENŐRZÉSRE SZOLGÁLÓ FELADATOK AZ OPTIKA C. III. FEJEZETHEZ

1. feladat. A 750 nm hullámhosszú monochromatikus fény a levegőből 60°-os szög alatt esik egy átlátszó síklemezre. A lemez anyagának törőértékét tekintsétek 1,5-nek; a levegő törőértéke 1.

1. (1 pont) A lenti rajzok melyikén van helyesen megjelölve mind a három szög: a beesési, β visszaverődési és γ törésszög?

2. (2 pont) Mekkora a fény sebessége a lemezben?

a) 1,5 Ю8 m/s; b) 2 Ю8 m/s; c) 3 Ю8 m/s; d) 4,5 108 m/s.

(2 pont) Mekkora a lemezben terjedő fényhullám hossza és frekvenciája?

4. (3 pont) Számítsátok ki a lemez vastagságát, ha rajta átjutva a fényhullám 10 mm-re tolódott el!

2. feladat. A tárgy a 0,5 m fókusztávolságú gyűjtőlencsétől 2 m-re található.

1. (1 pont) Mennyi a lencse törőértéke?

a) —0,5 dpt; b) +1 dpt; c) -1,5 dpt; d) +2 dpt.

2. (2 pont) Milyen képet hoz létre a lencse?

a) valós nagyítottat; b) látszólagos nagyítottat; c) valós kicsinyítettet; d) látszólagos kicsinyítettet

(2 pont) A lencsétől milyen távolságra található a tárgy képe?

3. feladat. A fényhullám hosszának meghatározására 0,016 mm periódusú optikai rácsot használtak.

1. (2 pont) Az alábbi példák közül melyik magyarázható a diffrakcióval?

a) mikroszkópon keresztül lehetetlen meglátni az atomokat;

b) lepke szárnyának szivárványos színezete;

c) DVD-lemez szivárványos színezete.

(2 pont) Milyen maximális hullámhossz határozható meg az említett optikai ráccsal?

3. (3 pont) A másodrendű spektrum vörös határa a középvonaltól 14,2 cm-re van. A rács és ernyő közötti távolság 1,5 m. Határozzátok meg a piros és lila sugarak hullámhosszát, ha a másodrendű spektrum szélessége 6,7 cm!

4. feladat. A fém felszínéről fény hatására kirepülő elektronokat teljes egészében felfogja a 0,95 V potenciálkülönbségű fékezőtér. Az elektronok kilépési munkája a fém felszínéről 2 eV.

1. (2 pont) Mekkora a katódra eső fénykvantumok energiája? a) 0,95 eV; b) 1,05 eV; c) 2 eV; d) 2,95 eV

2. (3 pont) Határozzátok meg a fotonok maximális sebességét!

Válaszaitokat hasonlítsátok össze a könyv végén található megoldásokkal! Jelöljétek meg a helyes válaszokat, és számoljátok össze a megszerzett pontokat! Az eredményt osszátok el kettővel! Az így kapott szám megfelel a tanulmányi eredményeteknek!

 

Fizika tankönyv 11. osztályosok szerzők Dovgy, Baryakhtar, Loktev

 




^