F2_K2, R: nastavni materijali s predavanja, preporučena literatura, web stranica katedre fizike;

Transcript

1 F_K, Interferencija elektromagnetskih valova; posebno vidljive svjetlosti. Uvjeti za konstruktivnu i destruktivnu interferenciju. Opišite interferentni uzorak za monokromatsku i polikromatsku svjetlost i međusobni odnos jakosti pojedinih svijetlih pruga (maksimuma). Opišite jedan od uređaja za interferenciju. Koje funkcije imaju uređaji za interferenciju te koje fizikalne veličine možemo njima mjeriti? nastavni materijali s predavanja, preporučena literatura, web stranica katedre fizike;. Na tanki listić debljine 0,35 μm i indeksa loma,45 upada okomito vidljiva svjetlost intervala valnih duljina ( )nm. Koja će se valna duljina ulazne svjetlosti poništiti (tamna pruga) u interferenciji promatranoj u reflektiranom svjetlu? Koje obojenje tada poprima listić; nakon poništenja valnih duljina (jedne ili više njih)? (Napomena: na dnu testa nalaze se intervali valnih duljina za primarne boje: plavu, zelenu i crvenu). uvjet za poništenje svjetlosti: ( k ) ili nakon sređivanja: kλ = nd λ λ + = nd + Iz gornje relacije tražimo one valne duljine koje zadovoljavaju uvjet poništenja svjetlosnog vala u spektru k=,, 3..reda. za k = λ = nd =,45 0, λ = 05 nm I (infracrveno) područje elm valova; poništeno, no nevidljivo za k = λ = nd λ = λ = 507,5 nm.vidljiva svjetlost, zelena boja; poništeno za k = 3 λ 3 = nd λ = 3 3 λ = 338,3 nm.uv (ultraljubičasto), područje elm valova; poništeno, no nevidljivo Koju boju, dakle, poprima listić gledajući interferenciju u reflektiranoj svjetlosti? Ako na listić nailaze primarne boje vidljive (bijele) svjetlosti, crvena (), zelena (G) i plava (B), tada je interferencijom poništena zelena (G) i mi je ne opažamo u

2 reflektiranom snopu svjetlosti. Opažamo preostale dvije komponente vidljive svjetlosti, crvenu () i plavu (B) koje daju ugođaj nove boje koju zovemo magenta. B G B tanki listić poništena 3. Na optičku mrežicu, koja ima 5000 zareza na dužini 3cm, upada okomito vidljiva svjetlost intervala valnih duljina ( )nm. Kolika je širina spektra 3-ćeg reda zadane optičke mrežice. Skica ogibnog uzorka za polikromatsku svjetlost. d= 6 μm, iz uvjeta za maksimume: kλ= d sinα k i k=3 nalazimo kutove za krajnje dijelove spektra 3-ćeg reda: α 3,cr =,0 0 α 3,lj = 0, 0 Δα 3 =, Dva izvora svjetlosti jakosti 500cd i 500cd nalaze se na pravcu na udaljenosti 4m. Koliko je najmanje osvjetljenje i u kojoj se točki ono nalazi između zadanih izvora? (Napomena: izradite skicu i označite položaj najmanje rasvjete u odnosu na odabrani izvor.) I E uk = E +E I x d-x

3 Kada deriviramo ukupni izraz za osvijetljenost od oba izvora na poziciji x, dobijemo poziciju za najmanje osvjetljenje: E uk I x = +, I ( d x) adi traženja ekstrema funkcije, derivaciju (po položaju x) izjednačavamo s nulom: de uk I I = ( ) ( ) = dx x3 d x 3 0, te nakon sređivanja dobivamo izraz za položaj x minimalne rasvjete: ad I x =, gdje je vrijednost a jednaka: a = 3 + a. I Iz navedenih relacija dobivamo za položaj x=,36m i ukupna minimalna osvijetljenost iznosi 455, lx. 5. Pod djelovanjem UV svjetlosti 00 nm iz pločice nekog metala izlaze elektroni. Koju razliku potencijala mora imati električno polje u kojem će se zaustaviti najbrži fotoelektroni, ako je izlazni rad 3,5 ev? (ev=,6 0-9 J) U=,7 V 6. Zadan je interval valnih duljina vidljive svjetlosti od ( )nm. Izračunajte interval frekvencija i energija (u ev) zadane vidljive svjetlosti. (Napomena: energiju fotona svjetlosti znamo iz pojave fotoelektričnog efekta) f (7,5-3,75) 0 4 Hz E (3.-,55) ev Tabela intervala valnih duljina primarnih boja: Boja λ(nm) plava zelena crvena

4 F_K, Interferencija elektromagnetskih valova; posebno vidljive svjetlosti. Uvjeti za konstruktivnu i destruktivnu interferenciju. Opišite interferentni uzorak za monokromatsku i polikromatsku svjetlost i međusobni odnos jakosti pojedinih svijetlih pruga (maksimuma). Opišite jedan od uređaja za interferenciju. Koje funkcije imaju uređaji za interferenciju te koje fizikalne veličine možemo njima mjeriti? nastavni materijali s predavanja, preporučena literatura, stranica katedre fizike; zadatak.. Na tanki listić debljine 0,4 μm i indeksa loma,45 upada okomito vidljiva svjetlost intervala valnih duljina ( )nm. Koja će se valna duljina ulazne svjetlosti poništiti (tamna pruga) u interferenciji promatramo u transmitiranom svjetlu? Koje obojenje tada poprima listić; nakon poništenja valnih duljina (jedne ili više njih)? (Napomena: na dnu testa nalaze se intervali valnih duljina za primarne boje: plavu, zelenu i crvenu). Zadatak je sličan zadatku iz grupe K,, uz napomenu da se poništenje svjetlosti interferencijom promatra u transmisiji. Budući da u ovom slučaju nema skoka u fazi za λ/, uvjet za poništene glasi: λ pa za pojedine redove tamnih pruga dobivamo: ( k + ) = nd, za k = za k = za k = 3 λ = nd, λ = 30 nm I λ = 4nd/3, λ = 773 nm vidljiva, crvena svjetlost λ = 4nd/5, λ = 464 nm vidljiva, plava svjetlost Izračunali smo dakle, da se interferencijom poništavaju crvena i plava svjetlost a prolazi zelena svjetlost; to znači da listić poprima onu boju koja kroz njega prolazi, a to je zelena boja. Listić je dakle zelen. Pokušajte izraditi sličnu skicu kao u zadatku s reflektiranom svjetlošću, u K,. 3. Na optičku mrežicu, koja ima 5000 zareza na dužini 3cm, upada okomito monokromatska svjetlost valne duljine 580nm. Izračunajte ukupni broj maksimuma i kut koji zatvaraju zadnji i predzadnji maksimum u ogibnoj slici zadane optičke mrežice. Skica ogibnog uzorka za monokromatsku svjetlost. 4

5 d = m U ovom zadatku trebamo izračunati ukupan broj maksimuma koji se može pojaviti za zadanu optičku mrežicu i ulaznu svjetlost. Taj broj nalazimo iz relacije za maksimume svjetlosti: kλ= d sinα k 6 d 6 0 k max = = = 0, λ 5,8 0 Tražimo dakle kut koji zatvaraju 0-ti i 9-ti maksimum: α α9 = 75, 60,6 = 4, 6 4. Nad sredinom okruglog stola radijusa m nalazi se izvor svjetlosti jakosti 000cd. Kolika je maksimalna rasvjeta koju možemo postići na rubu stola? h r Ako ukupnu rasvjetu na rubu izrazimo kao funkciju položaja, h, izvora svjetlosti: I h E =, 3 ( + h ) tada ćemo ekstrem (ovaj puta maksimum) dobiti poznatim načinom; izjednačavanjem derivacije s nulom. U ovom slučaju deriviramo po položaju izvora svjetlosti, h. Nakon derivacije (izračunajte samostalno) dobivamo položaj izvora za koji je rasvjeta najveća, h max : hmax = =, 44m, a pripadna, najveća, rasvjeta tada iznosi: E max =96, lx 5

6 5. Pod djelovanjem UV svjetlosti 300 nm iz pločice nekog metala izlaze elektroni. Koju razliku potencijala mora imati električno polje u kojem će se zaustaviti najbrži fotoelektroni, ako je izlazni rad 3 ev? (ev=,6 0-9 J) U=,4 V 6. Zadana je frekvencija plave svjetlosti 6,5 0 4 Hz. Izračunajte valnu duljinu i energiju (u ev) zadane svjetlosti. (Napomena: energiju fotona svjetlosti znamo iz pojave fotoelektričnog efekta) λ=460 nm E f =,69 ev Tabela intervala valnih duljina primarnih boja: Boja λ(nm) plava zelena crvena