Επακαιεπηηθό ζέμα ζημ 1 0 θεθάιαημ Δύμ αθηίκεξ μμκμπνςμαηηθμύ θςηόξ με μήθμξ θύμαημξ 600 nm ζημ θεκό εηζάγμκηαη από ημ θεκό ζε δύμ μπηηθά μέζα με δείθηεξ δηάζιαζεξ n 1 = 1,5 ημ n 2 = 1,2 θαη πάπμξ d = 1cm ηαοηόπνμκα.η πνόζπηςζε γίκεηαη οπό μνζή γςκία. Nα οπμιμγίζεηε: 1. ηε μείςζε ηεξ ηαπύηεηαξ ημο θςηόξ θαηά ηε μεηάβαζή ημο από ημ θεκό ζημ μέζμ 1 θαη ημ πμζμζηό μεηαβμιήξ επί ημηξ εθαηό ηεξ ηαπύηεηαξ ημο θςηόξ ζηε μεηάβαζή ημο από ημ θεκό ζημ μέζμ 2. 2. ημοξ πνόκμοξ πμο πνεηάδεηαη γηα κα ελέιζεη ημ θςξ από ημ μέζμ 1 θαη από ημ μέζμ 2.Σηε ζοκέπεηα κα βνείηε ηε πνμκηθή θαζοζηένεζε ημο θςηόξ ώζηε κα ελέιζεη από ημ μέζμ 1 ζε ζπέζε με ημ μέζμ 2. 3. πόζα επηπιέμκ μήθε θύμαημξ ηεξ αθηηκμβμιίαξ πενηιαμβάκμκηαη ζημ πνώημ μέζμ ζε ζπέζε με ημ δεύηενμ ; 4. πόζε εκένγεηα έπμοκ ηα θςηόκηα ηεξ αθηηκμβμιίαξ ζε θάζε μέζμ ; 5. ακ ε πεγή πμο πανάγεη ημ θςξ έπεη ηζπύ 6,63 ΚW, πόζα θςηόκηα εθπέμπεη ζε πνόκμ εκόξ ιεπημύ ; Δίκμκηαη c o = 3 10 8 m/sec, h = 6,63 10-34 j sec. 1. ΛΥΣΗ n1, c1, λ1, t1, N1 n2, c2, λ2, t2, N2 Η ηαπύηεηα ημο θςηόξ ζημ μέζμ 1 είκαη : n 1 = c 0 /c 1 ή c 1 =c 0 /n 1 ή c 1 =2 10 8 m/sec. *(Να ειέγπεηξ πμημηηθά ηα απμηειέζμαηα.πάκηα ε ηαπύηεηα ζε θάπμημ μέζμ ζα είκαη μηθνόηενε από αοηήκ ζημ θεκό ). H μείςζε ηεξ ηαπύηεηαξ είκαη Δc = c 0 c 1 = 10 8 m/sec. H ηαπύηεηα ημο θςηόξ ζημ μέζμ 2 είκαη: c 2 = c 0 /n 2 = 2,5 10 8 m/sec. *Πμζμζηό μεηαβμιήξ επί ημηξ εθαηό : α% = [(ηειηθή ηημή ανπηθή ηημή)/ανπηθή ηημή ]100% Ανά α% = [(c 2 c 0 ) /c 0 ]100% = - 16,6% *To μείμκ πανηζηάκεη ηε μείςζε ημο μεγέζμοξ.
2. O πνόκμξ μπμνεί κα οπμιμγηζηεί από ημκ μνηζμό ηεξ ηαπύηεηαξ u = d/t ή t = d/c μπμύ c ε ηαπύηεηα ημο θςηόξ ζημ εθάζημηε μέζμ. Άνα t 1 = d / c 1 = 5 10-11 sec t 2 = d / c 2 = 4 10-11 sec H πνμκηθή θαζοζηένεζε ζα είκαη Δt = 5 10-11 4 10-11 = 10-11 sec. 3. O ανηζμόξ ηςκ μήθςκ θύμαημξ ζα βνεζεί ακ δηαηνέζς ηεκ απόζηαζε d με ημ μήθμξ θύμαημξ: Ν 1 = d /ι 1 ή Ν 2 = d / ι 2. Τα μήθε θύμαημξ ζηα μέζα 1, 2 ζα οπμιμγηζημύκ από ηηξ ζπέζεηξ : ι 1 = ι 0 / n 1 ι 2 = ι 0 / n 2 όπμο ι 0 = 600nm = 600 10-9 m = 6 10-7 m Σοκεπώξ ι 1 = 4 10-7 m kαη ι 2 = 5 10-7 m. Aνα μ ανηζμόξ ηςκ μήθςκ θύμαημξ ζα είκαη: Ν 1 = 10-2 /4 10-7 = 25000 μήθε θύμαημξ Ν 2 = 10-2 /5 10-7 = 20000 μήθε θύμαημξ Τα επηπιέμκ μήθε θύμαημξ είκαη : ΔΝ = 25000 20000 = 5000 μήκη κύματος. 4. Ε Φ = h f Επεηδή ηα θςηόκηα έπμοκ ίδηα ζοπκόηεηα ζα έπμοκ θαη ίδηα εκένγεηα. Σοκεπώξ Ε 1 = Ε 2 = h f. H ζοπκόηεηα ζα οπμιμγηζηεί εθανμόδμκηαξ ηεκ Θ.Ε.Κ. ζημ θεκό: c 0 = ι 0 f ή f = c 0 /ι 0 ή f = 3 10 8 / 6 10-7 ή f = 5 10 14 Ηz Aνα Ε Φ = 6,63 10-34 5 10 14 = 33,15 10-20 joule. 5. Πνώηα ζα πνέπεη κα μεηαηνέρς ηηξ μμκάδεξ ζημ SI : P = 6.63KW = 6.63 10 3 W θαη t = 1min = 60sec. Από ημκ μνηζμό ηεξ ηζπύμξ ηζπύεη : P = E ΟΛΙΚΗ /t Επεηδή ε μιηθή εκένγεηα ηζμύηαη με ημκ ανηζμό ηςκ θςημκίςκ επί ηεκ εκένγεηα ημο εκόξ θςημκίμο ( Ε ΟΛΙΚΗ = π Ε Φ = π h f ) πνμθύπηεη : P = x h f /t ή x = Pt / h f ή x = 12 10 23 φωτόνια Θακάζεξ Γηακκαθόπμοιμξ - giannakthan@yahoo.gr.
Απόζπαζμα από ηηξ θνμκηηζηενηαθέξ ζεμεηώζεηξ μμο ζημ 1 0 θεθάιαημ ηεξ θοζηθήξ γεκηθήξ παηδείαξ γ ιοθείμο : * ΥΕΔΙΑΜΟ ΥΗΜΑΣΟ ζηο οποίο θα περιέτονηαι ηα δεδομένα. * ΘΕΜΕΛΙΩΔΗ ΕΞΙΩΗ ΚΤΜΑΣΙΚΗ C = λ f Να εθαρμόζεηαι ζηο ίδιο μέζο. *ΠΟΙΟΣΙΚΟ ΕΛΕΓΥΟ ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΩΝ ΠΑΝΣΑ : C 0 > C n > 1 Θα πρέπει η ηατύηηηα ηοσ θωηός ζε κάποιο μέζο να είναι πάνηα μικρόηερη από ασηήν ζηο κενό και ο δείκηης διάθλαζης ενός οπηικού σλικού να προκύπηει πάνηα μεγαλύηερος από ηη μονάδα. * ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΙΑ ΜΟΝΑΔΩΝ Μεηαηροπή ζηο S I ( m, Kg, sec, joule, ampere, m / sec.) Να θυμάσαι 1 m = 10-3 1 K = 10 3 1 μ = 10-6 1 M = 10 6 1 n = 10-9 1G = 10 9. ηειεοηαία κέα μπηηθήξ. Οη θοζηθμί ζημ Πακεπηζηήμημ San Diego ηεξ Καιηθόνκηαξ μη μπμίμη ηεκ πεναζμέκε πνμκηά πανήγαγακ μηα κέα θαηεγμνία ζοκζεηηθώκ οιηθώκ πίζηερακ όηη ζα ακηηζηνέρμοκ ηεκ ζομπενηθμνά πμιιώκ ζεμειηςδώκ ειεθηνμμαγκεηηθώκ ηδημηήηςκ πμο ζπεηίδμκηαη με αοηά ηα οιηθά θαη ηώνα έπμοκ επηηέιμοξ πεηναμαηηθέξ απμδείλεηξ γηα ηηξ πνώηεξ από αοηέξ ηηξ πνμζδμθόμεκεξ ακηηζηνμθέξ. Ακαθάιορακ δειαδή έκα απίζηεοημ παναθηενηζηηθό ημο κέμο οιηθμύ, πμο έπεη ακαπηοπζεί από ημοξ αμενηθακμύξ θοζηθμύξ, Sheldon Schultz θαη ηςκ ζοκαδέιθςκ ημο. Να έπεη δειαδή
ανκεηηθό δείθηε δηαζιάζεςξ, πμο είκαη μηα ηδημννοζμία ηςκ ζεμειηςδώκ θακόκςκ ηεξ μπηηθήξ. Τα πεηνάμαηά ημοξ δεμμζηεύζεθακ ζημ πενημδηθό Science (Απνίιημξ 2001) δείπκμοκ έκακ ηνόπμ δηάδμζεξ ηεξ ειεθηνμμαγκεηηθήξ αθηηκμβμιίαξ μέζα ζηα ζοκζεηηθά αοηά οιηθά πμο δεκ είπε πμηέ παναηενεζεί ζημ πανειζόκ. Τμ επίηεογμα αοηό δεκ είκαη μόκμ έκα επηζηεμμκηθό αλημπενίενγμ. Τα κέα οιηθά ζα μπμνμύζακ κα απμδεηπημύκ πνήζημα ζηεκ ακάπηολε κέςκ θεναηώκ θαη άιιςκ ειεθηνμμαγκεηηθώκ ζοζθεοώκ. Μπμνεί επίζεξ κα θαηαζηήζεη δοκαηή ηεκ θαηαζθεοή "ηέιεηςκ θαθώκ" ηθακώκ κα εζηηάδμοκ ημ θςξ θαη άιιεξ ειεθηνμμαγκεηηθέξ αθηηκμβμιίεξ με αθνίβεηα πμο δεκ επηηνέπμοκ μη ζομβαηηθμί θαθμί. Σηα πεηνάμαηά ημοξ μη επηζηήμμκεξ δηαβίβαζακ μηθνμθύμαηα με ζοπκόηεηεξ όμμηεξ με αοηέξ πμο πνεζημμπμηεί ε αζηοκμμία ζηα radar ηεξ μέζα από έκα μηθνμζθμπηθό δείγμα θηηαγμέκμ από ημ ζοκζεηηθό οιηθό ημοξ. Όηη ακαθάιορακ είκαη αοηό αθνηβώξ πμο είπακ πνμβιέρεη πνηκ έκα πνόκμ. Όηη δειαδή ηα μηθνμθύμαηα ελήιζακ από ημ οιηθό ζηεκ ακηίζεηε θαηεύζοκζε από αοηή πμο πνμβιέπεηαη από ημ κόμμ ημο Snell. Ο κόμμξ ημο Snell πενηγνάθεη ηε γςκία δηάζιαζεξ πμο παναηενείηαη θαζώξ ημ θςξ επηβναδύκεηαη όηακ εηζένπεηαη ζε οιηθά όπςξ ημ κενό, ημ γοαιί θαη άιια ζοκεζηζμέκα δηαθακή οιηθά. Αοηά ηα πεηνάμαηα επηβεβαηώκμοκ πνμεγμύμεκεξ ζεςνεηηθέξ πνμβιέρεηξ, όηη μηα κέα θαηεγμνία οιηθώκ μπμνεί κα πνμθαιέζεη ηεκ εθηνμπή ηςκ μηθνμθομάηςκ ζε θαηεύζοκζε ακηίζεηε απ' αοηή πμο πνμθαιμύκ ηα ζοκεζηζμέκα οιηθά, ιέεη μ Sheldon Schultz, θαζεγεηήξ θοζηθήξ ζημ UCSD. Ο Schultz μαδί με ημοξ David R. Smith θαη Richard A. Shelby είκαη μη επηζηήμμκεξ πμο ακέθενακ ηεκ παναηήνεζε. Ακ ημ θαηκόμεκμ αοηό απμδεηπηεί δοκαηόκ κα ζομβεί θαη με ηηξ μπηηθέξ ζοπκόηεηεξ, ηα οιηθά αοηά ζα έπμοκ ηεκ πανάλεκε ηδηόηεηα, μηα μηθνή θςηεηκή ακαιαμπή από ηε μηα πιεονά εκόξ ηέημημο πιαθηδίμο κα εζηηάδεηαη ζ' έκα ζεμείμ από ηεκ άιιε πιεονά. Δεκ οπάνπεη θακέκαξ ηνόπμξ κα πεηύπμομε θάηη ηέημημ με ηα ζοκεζηζμέκα δηαθακή οιηθά. Οη θοζηθμί μεηνμύκ ηεκ εθηνμπή ημο θςηόξ από έκα οιηθό με ημκ ιεγόμεκμ δείθηε δηάζιαζεξ ημο οιηθμύ. Όζμ πημ μεγάιε ηημή έπεη μ δείθηεξ δηάζιαζεξ ηόζμ πημ πμιύ επηβναδύκεηαη ημ θςξ θαη εθηνέπεηαη όηακ εηζένπεηαη από έκα οιηθό ζε έκα άιιμ. Ο αέναξ γηα πανάδεηγμα έπεη δείθηε δηάζιαζεξ 1,0 γηα ημ θςξ, ημ κενό έπεη 1,3 θαη ημ γοαιί πενίπμο 1,5. Αοηό ζεμαίκεη όηη μηα αθηίκα θςηόξ θάμπηεηαη θαηά θάπμηα γςκία όηακ εηζένπεηαη ζημ κενό από ημκ αένα θαη θάμπηεηαη ιίγμ πενηζζόηενμ όηακ εηζένπεηαη ζημ γοαιί.
Τμ θαηκόμεκμ αοηό ζε ζοκδοαζμό με ηεκ θαμπύιε επηθάκεηα ημο γοαιημύ επηηνέπεη ζημοξ θαθμύξ κα εζηηάδμοκ ημ θςξ. Η ειεθηνμμαγκεηηθή αθηηκμβμιία εθηνέπεηαη πάκηα πνμξ ηεκ ίδηα θαηεύζοκζε όηακ πενκάεη μέζα από ηα ζοκεζηζμέκα οιηθά ηα μπμία ιέμε όηη πανμοζηάδμοκ ζεηηθό δείθηε δηάζιαζεξ. Επεηδή όμςξ ηα κέα ζοκζεηηθά οιηθά εθηνέπμοκ ημ θςξ πνμξ ηεκ ακηίζεηε θαηεύζοκζε ιέμε όηη πανμοζηάδμοκ ανκεηηθό δείθηε δηάζιαζεξ. Πνόθεηηαη γηα ηεκ πνώηε επίδεηλε οιηθώκ με ανκεηηθό δείθηε δηάζιαζεξ. Ο ιόγμξ γηα ημκ μπμίμ οιηθά με ανκεηηθό δείθηε δηάζιαζεξ μπμνμύκ κα δώζμοκ ηέιεημοξ θαθμύξ είκαη όηη δεκ πανμοζηάδμοκ ζθάιμαηα πενίζιαζεξ. Τμ ζθάιμα πενίζιαζεξ εμπμδίδεη έκα ζομβαηηθό θαθό κα ζογθεκηνώζεη ημ θςξ μηαξ ζεμεηαθήξ πεγήξ ζε εζηία δηαμέηνμο μηθνόηενεξ από ημ ήμηζο ημο μήθμοξ θύμαημξ πμο πνεζημμπμηείηαη. Ακ θαη ημ ζοκζεηηθό οιηθό πμο ακαπηύπζεθε από ηεκ μμάδα ζημ UCSD δεκ μπμνεί κα εζηηάζεη ημ μναηό θςξ, αοηό δεκ απμηειεί μοζηαζηηθό εμπόδημ θαη ειπίδεηαη όηη ζύκημμα ζα παναθαμθζεί. Η ζομπενηθμνά ηςκ οιηθώκ αοηώκ δεκ παναβηάδεη θάπμημ κόμμ ηεξ θοζηθήξ. Απιά δείπκεη μηα ακηηζηνμθή εκόξ από ημοξ δεληόζηνμθμοξ θακόκεξ ηεξ θοζηθήξ μ μπμίμξ πενηγνάθεη ηε ζπέζε μεηαλύ ημο ειεθηνηθμύ θαη ημο μαγκεηηθμύ πεδίμο ηεξ αθηηκμβμιίαξ θαη ηεξ θαηεύζοκζεξ ηεξ ηαπύηεηαξ δηάδμζήξ ηεξ. Μηα άιιε ηδηόηεηα ηεκ μπμία πνμβιέπεηαη όηη ακαζηνέθεη ημ κέμ ζοκζεηηθό οιηθό είκαη ημ θαηκόμεκμ Doppler. Σύμθςκα με αοηό ε ζοπκόηεηα ημο θςηόξ μηαξ θηκόομεκεξ πεγήξ μεγαιώκεη θαζώξ ε πεγή πιεζηάδεη ημκ παναηενεηή θαη μεηώκεηαη θαζώξ απμμαθνύκεηαη από αοηόκ. Σύμθςκα με ηηξ εληζώζεηξ ημο Maxwell πμο πενηγνάθμοκ ηε ζπέζε μεηαλύ ημο ειεθηνηθμύ θαη ημο μαγκεηηθμύ πεδίμο, μηα μηθνμθομαηηθή αθηηκμβμιία ή ημ θςξ μηαξ θηκμύμεκεξ πεγήξ ζα δείπκεη ημ ακηίζεημ από ημ ζοκεζηζμέκμ απμηέιεζμα μέζα ζε έκα ηέημημ οιηθό. Έκαξ παναηενεηήξ δειαδή ζα μεηνάεη μηθνόηενε ζοπκόηεηα θαζώξ ε πεγή πιεζηάδεη θαη μεγαιύηενε θαζώξ ε πεγή απμμαθνύκεηαη από αοηόκ(πηγη : physics 4u) Οη θηιμζμθίεξ θάζε επμπήξ απμηειμύκ ηηξ ακμεζίεξ ηεξ επόμεκεξ θαη μη ακμεζίεξ ημο πζεξ γίκμκηαη ε ζμθία ημο αύνημ (Σεν William Osler).ζηεκ επηζηήμε μη ιέλεηξ : απόιοημξ, δμγμαηηθόξ, ηζπονμγκώμμκ θαη αοζεκηία,απιά δεκ οπάνπμοκ