ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Όταν μια μονοχρωματική ακτίνα μεταβαίνει από το αέρα στο γυαλί, τότε: α. το μήκος κύματος της αυξάνεται. β. το μήκος κύματος της μειώνεται. γ. η ενέργεια των φωτονίων της ακτινοβολίας μειώνεται. δ. η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας αυξάνεται. Α2. Όταν μια ακτίνα λευκού φωτός περνά μέσα από ένα πρίσμα, μεγαλύτερη εκτροπή παθαίνουν οι: α. ερυθρές ακτίνες. β. ιώδεις ακτίνες. γ. πορτοκαλί ακτίνες. δ. κίτρινες ακτίνες. Α3. Το μήκος κύματος μιας μονοχρωματικής ακτινοβολίας, όταν διαδίδεται σε ένα οπτικό μέσο είναι ίσο με 300nm. Αν ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου για τη συγκεκριμένη ακτινοβολία είναι 1,5, τότε η ακτινοβολία αυτή είναι: α. ορατή. β. υπεριώδης. γ. υπέρυθρη. δ. ραδιοκύμα. Α4. Η υπέρυθρη ακτινοβολία: α. έχει μεγαλύτερη συχνότητα από την υπεριώδη ακτινοβολία. β. συμμετέχει στη μετατροπή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας σε όζον. γ. προκαλεί αμαύρωση των φωτογραφικών πλακών. δ. απορροφάται επιλεκτικά από διάφορα σώματα και προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας τους. Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας, δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή τη λέξη Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. Σελίδα 1 από 7
α. Όταν μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός προσπίπτει πλάγια στη διαχωριστική επιφάνεια δύο οπτικών μέσων, η γωνία πρόσπτωσης της ισούται με τη γωνία ανάκλασης της. β. Ο Planck απέδειξε ότι όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο ταλαντώνεται, παράγει ηλεκτρομαγνητικό κύμα. γ. Ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού μέσου έχει διαφορετική τιμή για κάθε χρώμα. δ. Η αντίληψη ενός χρώματος παραμένει η ίδια σε οποιοδήποτε μέσο διάδοσης. ε. Οι υπέρυθρες ακτινοβολίες δεν προκαλούν φωσφορισμό. 1. β 2. β 3. α 4. δ 5. α. Σ β. Λ γ. Σ δ. Σ ε. Σ ΘΕΜΑ Β Β1. Μια ακτίνα μονοχρωματικού φωτός διέρχεται από ένα οπτικό μέσο (1) με δείκτη διάθλασης n 1 σε άλλο οπτικό μέσο (2) με δείκτη διάθλασης n 2. Αν η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο μέσο (1) είναι c 1 και στο μέσο (2) είναι c 2, τότε ισχύει: Β1. Σωστή απάντηση είναι η γ. Ισχύει: (1) και (2). Με διαίρεση κατά μέλη των σχέσεων (1) και (2) έχουμε:. (Μονάδες 4) Β2. Μια μονοχρωματική ακτινοβολία έχει μήκος κύματος στον αέρα λ 0. Όταν η ακτινοβολία από τον αέρα εισέρχεται στο οπτικό μέσο (1), το μήκος κύματος της μειώνεται στα 2/3 της αρχικής του τιμής, ενώ όταν η ακτινοβολία εισέρχεται από τον αέρα στο οπτικό μέσο (2) το μήκος κύματος της μειώνεται κατά 25% σε σχέση με την αρχική του τιμή. Α. Ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου (1) για τη συγκεκριμένη ακτινοβολία είναι: Σελίδα 2 από 7
(Μονάδες 4) Β2. Α. Σωστή απάντηση είναι η α. Ισχύει: (1). Συνεπώς:, ή λόγω της σχέσης (1):. Β. Όταν μια ακτίνα της παραπάνω ακτινοβολίας μεταβαίνει από το οπτικό μέσο (1) στο οπτικό μέσο (2), ακολουθεί την πορεία: 1. α 2. β 3. γ (1) ( 2 ) a (Μονάδες 4) Β. Σωστή απάντηση είναι η 3. Κατά τη μετάβαση της ακτινοβολίας από τον αέρα στο μέσο (2) ισχύει: ή ή (1). Ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου (2) για τη συγκεκριμένη ακτινοβολία είναι:, ή λόγω της σχέσης (1):. Αφού ισχύει:, κατά τη μετάβαση μιας ακτίνας της ακτινοβολίας από το οπτικό μέσο (1) στο οπτικό μέσο (2) η ακτίνα απομακρύνεται από τη κάθετο στη διαχωριστική επιφάνεια. Σελίδα 3 από 7
Β3. Μια ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει κάθετα από το κενό σε δυο οπτικά μέσα Α και Β, του ίδιου πάχους d και τα διαπερνά όπως φαίνεται στο σχήμα. d d Α Β Ο αριθμός Ν Α των μηκών κύματος της ακτινοβολίας που χωρούν στο μέσο Α είναι διπλάσιος από τον αριθμό Ν Β των μηκών κύματος της ακτινοβολίας που χωρούν στο μέσο Β. Αν t A και t B είναι οι αντίστοιχοι χρόνοι διέλευσης της ακτινοβολίας από τα δύο οπτικά μέσα, τότε ισχύει: Β3. Σωστή απάντηση είναι η γ. Ισχύει: (1) και (2). Με διαίρεση κατά μέλη των σχέσεων (1) και (2) προκύπτει: ή (3). Για τους χρόνους διέλευσης και της ακτινοβολίας από τα δύο οπτικά μέσα ισχύει: ή (4) και ή (5). Με διαίρεση κατά μέλη των σχέσεων (4) και (5) έχουμε:, ή λόγω της σχέσης (3):. ΘΕΜΑ Γ Μια πηγή μονοχρωματικού φωτός εκπέμπει φωτόνια σε χρόνο 1,98s. Η ενέργεια ενός φωτονίου της ακτινοβολίας που εκπέμπει η πηγή είναι. Γ1. Να υπολογίσετε τη συχνότητα της ακτινοβολίας. Γ2. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο κενό. Γ3. Να εξηγήσετε αν η παραπάνω ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει την αμαύρωση μιας φωτογραφικής πλάκας. Σελίδα 4 από 7
Γ4. Να υπολογίσετε την ισχύ της πηγής, που εκπέμπει την παραπάνω ακτινοβολία. Γ5. Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας, όταν διαδίδεται σε οπτικό μέσο με δείκτη διάθλασης n = 1,5. Δίνονται: Γ1. Είναι: ή ή. Γ2. Ισχύει: ή ή. Γ3. Επειδή το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο κενό είναι, η ακτινοβολία αυτή είναι υπεριώδης και μπορεί να προκαλέσει την αμαύρωση μιας φωτογραφικής πλάκας. Γ4. Είναι: ή. Γ5. Ισχύει: ή. ΘΕΜΑ Δ Δέσμη φωτός που διαδίδεται στο κενό, αποτελείται από δύο μονοχρωματικές ακτινοβολίες (1) και (2) με μήκη κύματος στο κενό λ 01 =400nm και λ 02 =700nm, αντίστοιχα. Οι ακτινοβολίες προσπίπτουν ταυτόχρονα κάθετα σε γυάλινο πλακίδιο πάχους d και το διαπερνούν, όπως φαίνεται στο σχήμα. d (1) ( 2 ) Το γυαλί εμφανίζει για την ακτινοβολία (1) δείκτη διάθλασης n 1 και για την ακτινοβολία (2) δείκτη n 8 διάθλασης n 2, με λόγο 1. Η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας (1) στο γυαλί είναι n 7. 2 Σελίδα 5 από 7
Δ1. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (1) στο γυαλί. Δ2. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (2) στο γυαλί. (Μονάδες 3) Δ3. Αν οι δύο ακτινοβολίες εξέρχονται από το γυάλινο πλακίδιο με χρονική διαφορά, να υπολογίσετε το πάχος d του πλακιδίου. (Μονάδες 6) Δ4. Έστω Ν 1 και Ν 2 οι αριθμοί των φωτονίων της ακτινοβολίας (1) και (2) αντίστοιχα, που N 1 προσπίπτουν στο γυάλινο πλακίδιο στη μονάδα του χρόνου. Να υπολογίσετε το λόγο, ώστε ο N 2 ρυθμός με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (1) στο γυάλινο πλακίδιο να είναι ίσος με το ρυθμό με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (2) στο γυάλινο πλακίδιο. (Μονάδες 6) Δ5. Να εξηγήσετε ποια από τις δύο μονοχρωματικές ακτινοβολίες θα εκτραπεί περισσότερο κατά τη διέλευση μιας δέσμης φωτός που αποτελείται από τις ακτινοβολίες αυτές, μέσα από ένα γυάλινο πρίσμα. Δίνεται:. Δ1. Ισχύει: ή. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (1) στο γυαλί είναι:. Δ2. Ισχύει: (1) και (2). Με διαίρεση κατά μέλη των σχέσεων (1) και (2) έχουμε: ή. Δ3. Η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας (2) στο γυάλινο πλακίδιο είναι: ή ή ή. Η χρονική διαφορά με την οποία εξέρχονται οι δύο ακτινοβολίες από το πλακίδιο υπολογίζεται από τη σχέση: ή ή ή ή. Δ4. Έστω και οι ενέργειες φωτονίων της ακτινοβολίας (1) και (2) αντίστοιχα. Ισχύει: ή ή ή ή ή ή ή. Σελίδα 6 από 7
Δ5. Η γωνία εκτροπής κάθε χρώματος, όταν αυτό διέρχεται από οπτικό μέσο εξαρτάται από το μήκος κύματος του χρώματος και όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία εκτροπής. Συνεπώς κατά τη διέλευση της δέσμης μέσα από το πρίσμα, θα εκτραπεί περισσότερο η ακτινοβολία (1). Σελίδα 7 από 7