ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, το φως είναι εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Η θεωρία αυτή α. δέχεται ότι κάθε φωτεινή πηγή εκπέμπει φωτόνια. β. ερμηνεύει φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση της φωτεινής ακτινοβολίας με την ύλη. γ. δεν μπορεί να ερμηνεύσει όλα τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως. δ. αποδείχθηκε λανθασμένη. 2. Σήμερα πιστεύουμε ότι η φύση του φωτός είναι : α. κυματική. β. σωματιδιακή. γ. κυματική και σωματιδιακή. δ. τίποτε από τα παραπάνω. 3. Η θεωρία των κβάντα α. κατέρριψε την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. β. δέχεται ότι κάθε άτομο απορροφά και εκπέμπει ενέργεια κατά ασυνεχή τρόπο. γ. δέχεται ότι η ενέργεια των φωτονίων είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητά τους. δ. διατυπώθηκε από τον Newton. 4. Όταν ακτίνα φωτός, συχνότητας f, προσπίπτει από τον αέρα στο γυαλί με γωνία πρόπτωσης θ π 0 α. η συχνότητά του μεταβάλλεται. β. η ταχύτητά του μειώνεται. γ. οι διαθλώμενες ακτίνες απομακρύνονται από την κάθετο στη διαχωριστική επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης. δ. το μήκος κύματός του αυξάνεται. 5. Όταν φως συχνότητας f περάσει από οπτικά αραιότερο σε οπτικά πυκνότερο μέσο, α. αυξάνεται η συχνότητά του. β. αυξάνεται η ταχύτητά του. γ. οι διαθλώμενες ακτίνες απομακρύνονται από την κάθετο στη διαχωριστική επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης. δ. ελαττώνεται το μήκος κύματός του.
6. Όταν ακτίνες φωτός, συχνότητας f, προσπέσουν στη λεία διαχωριστική επιφάνεια αέρα-νερού και περάσουν από τον αέρα στο νερό, η γωνία πρόσπτωσης είναι α. μικρότερη από τη γωνία διάθλασης. β. μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλασης. γ. ίση με τη γωνία διάθλασης. δ. μικρότερη από τη γωνία ανάκλασης. 7. Όταν ακτίνες φωτός, συχνότητας f, προσπέσουν στη λεία διαχωριστική επιφάνεια δύο οπτικών μέσων και περάσουν από το ένα στο άλλο, αλλάζουν διεύθυνση. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται α. διάθλαση. β. ανάκλαση. γ. περίθλαση. δ. συμβολή. 8. Για κίτρινο φως (λ 0 = 589 nm), ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι 1,333 και της γλυκερίνης είναι 1,473. Συνεπώς, α. για το κίτρινο φως το νερό είναι οπτικά πυκνότερο μέσο από τη γλυκερίνη. β. όταν ακτίνα κίτρινου φωτός περνάει από το νερό στη γλυκερίνη, η συχνότητά του μειώνεται. γ. το κίτρινο φως έχει μεγαλύτερη ταχύτητα στο νερό παρά στη γλυκερίνη. δ. το κίτρινο φως έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος στη γλυκερίνη παρά στο νερό
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΩΣΤΟ/ΛΑΘΟΣ 1. Σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell, το φως είναι εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. 2. Η θεωρία των κβάντα συμπλήρωσε την παλαιότερή της ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. 3. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από δύο εγκάρσια κύματα, παράλληλα μεταξύ τους, ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό. 4. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό εξαρτάται από το μήκος κύματός του. 5. Η ενέργεια των φωτονίων δεν εξαρτάται από τη συχνότητά τους. 6. Όταν μονοχρωματικό φως περνά από οπτικά αραιότερο σε πυκνότερο οπτικά μέσο, το μήκος κύματός του μικραίνει. 7. Όταν μονοχρωματικό φως περνά από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο μέσο, η συχνότητά του μικραίνει. 8. Όταν ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει σε λεία επιφάνεια, η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία διάθλασης. 9. Το διαμάντι είναι οπτικά πυκνότερο μέσο από το νερό. Συνεπώς, ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι μικρότερος από αυτόν του διαμαντιού 10. Το μέσο ΙΙ του διπλανού σχήματος είναι οπτικά πυκνότερο από το μέσο Ι. I II ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ: 1γ, 2γ, 3β, 4β, 5δ, 6β, 7α, 8γ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ: 1Σ, 2Σ, 3Λ, 4Λ, 5Λ, 6Σ, 7Λ, 8Λ, 9Σ, 10Λ
Προβλήματα - Κεφάλαιο 1 Όπου χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε c o =3 10 8 m/s, h=6,6 10-34 J s Φ1-1. Μονοχρωματική ακτινοβολία διαδίδεται σε οπτικό μέσο με δ.διάθλασης n=1,25. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι Ε=3,978x10-19 J. Να βρεθεί το μήκος κύματος. Δίνεται c o =3 10 8 m/s Φ1-2. Μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος λ 0 περνάει από τον αέρα σε διαφανές υλικό, μέσα στο οποίο το μήκος κύματός της μειώνεται κατά το 1/4 της αρχικής του τιμής. Να βρείτε την ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο διαφανές υλικό. ίνεται: c 0 = 3 10 8 m/s Φ1-3. Μια μονοχρωματική ακτινοβολία διέρχεται μέσα από στρώμα υλικού Α πάχους d=30cm και αμέσως μετά από ίσου πάχους υλικό Β. Αν ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσει από το στρώμα του υλικού Α είναι t 1 και οι δ.διάθλασης των υλικών είναι n A =4/3 και n B =5/3 να βρείτε τη χρονική διαφορά Δt=t 1 -t 2 όπου t 2 ο χρόνος που απαιτείται ώστε το φως να διέλθει από το υλικό Β Φ1-4. A) Μια μονοχρωματική ακτινοβολία έχει στο κενό μήκος κύματος 600nm Ποιο είναι το μήκος κύματος όταν διαδίδεται σε γυαλί με n=1,5 B) Οι δείκτεςδιάθλασης γυαλιού και διαμαντιού είναι 1,5 και 2,5 αντίστοιχα. Πόσο μειώνεται η ταχύτητα μιας φωτεινής ακτινοβολίας για την συχνότητα που ισχύουν οι παραπάνω δείκτες διάθλασης όταν αυτή διέρχεται από το ένα υλικό στο άλλο; Φ1-5. A) Ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει πλάγια από το κενό σε οπτικό μέσο 1 που έχει δείκτη διάθλασης n 1 =2 και αφου διανύσει απόσταση 3mm προσπίπτει πλάγια σε οπτικό μέσο 2 με δείκτη διάθλασης n 2 =1,5 α) Κάντε ένα σχεδιάγραμμα το οποίο να δείχνει την πορεία της ακτίνας β) Αν το μήκος κύματος στο μέσο 1 είναι λ 1 =300nm i) ποιό το μήκος κύματος λ 2 στο μέσο 2 ii) ποια η ταχύτητα διάδοσης στο μέσο 1 iii) ποιος ο λόγος ενέργειας των φωτονίων στο μέσο 1 προς την αντίστοιχη ενέργεια των φωτονίων στο μέσο 2 Δίνονται: c o =3 10 8 m/s, h=6,6 10-34 J s Φ1-6. [3ο Θέμα 2011] Δυο μονοχρωματικές ακτινοβολίες (Α) και (Β) που διαδίδονται στο κενό με μήκη κύματος λ ΟΑ και λ ΟΒ αντίστοιχα, εισέρχονται ταυτόχρονα σε οπτικό υλικό πάχους x=60cm, κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια του υλικού στο κενό όπως φαίνεται στο σχήμα. Κατά την είσοδο της (Α) στο υλικό η ταχύτητα της μειώνεται κατά 10 8 m/s Ο δείκτης διάθλασης του υλικού για την (Β) είναι n B =2. Να βρεθούν: i) η ταχύτητα c B της (B) στο υλικό ii) να υπολογιστεί ο δείκτης διάθασης n A iii) αν να βρεθεί ο λόγος iv) Να βρεθεί η χρονική διαφορά εξόδου των ακτινοβολιών από το υλικό A B x
Φ1-7. Πηγή μονοχρωματικού φωτός μήκους κύματος λ 0 =10-6 m «στέλνει» ομοιόμορφα, σε 5cm 2 επιφάνειας υλικού 10 26 φωτόνια ανά δευτερόλεπτο. Αν η μέγιστη επιτρεπόμενη ενέργεια που μπορεί να δεχθεί -χωρίς να καταστραφεί- 1cm 2 της επιφάνειας του υλικού, είναι 19,8 10 7 Joule να βρείτε τον μέγιστο επιτρεπόμενο χρόνο έκθεσης του υλικού στη συγκεκριμένη ακτινοβολία. Θεωρείστε ότι η εκπομπή γίνεται στον αέρα. ίνονται: c 0 = 3 10 8 m/s και h= 6,6 10-34 J s. Φ1-8. Στο σχήμα φαίνεται μια ακτίνα μονοχρωματικού φωτός με λ0=420nm που προσπίπτει κάθετα στην επίπεδη επιφάνεια οπτικού μέσου (1) με n 1 =2. Το οπτικό μέσο (2) έχει n 2 =3 και το οπτικό μέσο (3) έχει n 3 =1,5. κενό 1 2 3 κενό α. Να σχεδιάσετε την πορεία της ακτίνας στα υλικά 1, 2, 3. β. Να βρείτε το μήκος κύματος λ 2 της ακτίνας στο υλικό 2. γ. Να βρείτε την ταχύτητα διάδοσης της ακτίνας στο υλικό 3. ίνονται: c 0 = 3 10 8 m/s και h= 6,6 10-34 J s. Φ1-9. Ένας σταθμός FM εκπέμπει με μήκος κύματος 1,5 m. Να υπολογίσετε α) την ενέργεια ενός φωτονίου της ακτινοβολίας αυτής. β) τον αριθμό των φωτονίων που εκπέμπονται ανά δευτερόλεπτο, αν η ισχύς που ακτινοβολείται είναι 33 kw. 1-10 Πηγή μονοχρωματικού φωτός εκπέμπει, στο κενό, φωτόνια μήκους κύματος λ 0 =500nm με ρυθμό 10 10 φωτόνια ανά δευτερόλεπτο. Α. Να βρεθούν: α. Η συχνότητα των φωτονίων. β. Η ισχύς της πηγής. Β. Αν τα φωτόνια περάσουν από το κενό σε οπτικό μέσο με n=2 να βρεθούν: α. Το μήκος κύματος των φωτονίων στο υλικό αυτό. β. Ο αριθμός των μηκών κύματος που υπάρχουν σε μήκος 2,5mm του υλικού αυτού.