LIETUVOS IZIKŲ DRAUGIJA ŠIAULIŲ UNIVERSITETO JAUNŲJŲ IZIKŲ MOKYKLA OTONAS ŠVIESOS SKLIDIMAS OTOMETRIJA LĘŠIAI IR OPTINIAI PRIETAISAI ŠVIESOS BANGINĖS SAVYBĖS
LIETUVOS IZIKŲ DRAUGIJA ŠIAULIŲ UNIVERSITETO JAUNŲJŲ IZIKŲ MOKYKLA OTONAS Jūratė Blažieė Šviesos skliimas otometrija Lęšiai ir optiiai prietaisai Šviesos bagiės savybės II KURSO III TURO UŽDAVINIAI IR METODINIAI NURODYMAI Metoiė priemoė 04 05 mokslo metai Šiauliai 05
III TURAS ŠVIESOS SKLIDIMAS OTOMETRIJA LĘŠIAI IR OPTINIAI PRIETAISAI ŠVIESOS BANGINĖS SAVYBĖS Metoiiai uroymai Šviesos skliimo kryptį uroo spiuliai liijos, kuriomis sklia šviesa Optikos skyrius, kuriame, remiatis šviesos spiulio sąvoka, agriėjami šviesos eergijos skliimo skairiose aplikose ėsiai, vaiamas geometrie optika Viealytėje aplikoje šviesa sklia tiesiai Tiesiaeigiu šviesos skliimu aiškiamas šešėlių susiarymas (3, 3 pav) Elektromageties bagas, kurių ilgis vakuume yra uo 0,4 μm iki 0,7 μm ( μm = 0-6 m), žmogaus akies tiklaiė suvokia kaip šviesą Toėl tos bagos vaiamos regimąja spiuliuote, arba trumpiau šviesa Viealytėse terpėse šviesa sklia tiesiai ir tolygiai Šviesos eergiją tiriatis optikos skyrius vaiamas fotometrija otometrijoje pagriiiai yžiai yra šviesos srautas, šaltiio šviesos stipris ir paviršiaus apšvieta Skliačios šviesos perešamai eergijai apibūiti vartojama šviesos srauto sąvoka Šviesos srautas Φ usako, kokį eergijos kiekį šviesa ateša į kūo paviršiaus plotą per vieą sekuę Šviesos srauto matavimo vieetas vaiamas liumeu [Φ] = m
Šviesos stipris I yra fizikiis yis, apibūiatis šaltiio spiuliavimo itesyvumą Šviesos stiprio matavimo vieetas vaiamas kaela srautas: [I] = l c Paviršiaus apšvieta E vaiamas vieetiiam paviršiaus plotui tekatis šviesos Φ E ; S čia Φ šviesos srautas, S paviršiaus plotas Apšvietos matavimo vieetas vaiamas liuksu m E x m Šviesai kritat statmeai paviršiui, jo apšvieta yra tiesiog proporciga šviesos stipriui I ir atvirkščiai proporciga atstumo uo šaltiio iki apšviečiamo taško kvaratui: I E R 0 Jeigu šviesa krita kampu 0, tai paviršiaus apšvieta išreiškiama formule: I E cosα; R čia kampas α, vaiamas kritimo kampu, yra tarp spiulio ir statmes paviršiui, iškelto taške A (33 pav) Šviesai atsispiit uo lygių paviršių (veiroiis atspiys) galioja atspižio ėsis: Kritatysis ir atsispiėjęs spiulys bei statmuo veiroiiam paviršiui, iškeltas spiulio kritimo taške, yra vieoje plokštumoje Atspižio kampas lygus spiulio kritimo kampui: α = β (34 pav)
Nuo elygių paviršių šviesa atsispii visomis kryptimis vyksta sklaiusis atspiys (35 pav) Tam tikro ažio šviesos baga sklia įvairiomis terpėmis greičiu, kurį ulemia tos terpės savybės Absoliutiis lūžio roiklis išreiškiamas šviesos greičio c vakuume ir šviesos greičio v terpėje satykiu: c v Jis paroo, kiek kartų šviesos greitis c vakuume yra iesis už šviesos greitį v atitikamoje terpėje Kaagi v priklauso uo spiuliuotės ažio, tai, jam kitat, kita ir lūžio roiklis Kai šviesa pereia viejų skairių terpių ribą, pasikeičia spiulio kryptis vyksta šviesos lūžimas Šviesos lūžimo ėsis formuluojamas taip: Kritatysis spiulys, lūžęs spiulys ir per kritimo tašką ubrėžtas statmuo terpes skiriačiam paviršiui yra vieoje plokštumoje Kritimo kampo siuso ir lūžio kampo siuso satykis toms viem terpėms yra pastovus yis: siα siγ v v ;
čia satykiis lūžio roiklis (arba atrosios terpės lūžio roiklis pirmosios terpės atžvilgiu),, atrosios ir pirmosios terpės absoliutiis lūžio roiklis, v ir v šviesos greitis pirmojoje ir atrojoje terpėje Šviesai pereiat iš terpės, kurios lūžio roiklis mažesis, į terpę su iesiu lūžio roikliu, lūžio kampas yra mažesis už kritimo kampą, t y jeigu >, tai γ < α Šiuo atveju lūžęs spiulys priartėja prie statmes terpes skiriačiam paviršiui (36 pav) Ir atvirkščiai, šviesai pereiat iš terpės, kurios lūžio roiklis yra iesis, į terpę su mažesiu lūžio roikliu, lūžio kampas yra iesis už kritimo kampą, t y jeigu >, tai γ > α Lūžęs spiulys utolsta uo statmes terpes skiriačiam paviršiui (37 pav) Šiuo atveju yra tam tikras ribiis kritimo kampas α 0, atitikatis lūžio kampą γ = 90 0 Kritęs iesiu už ribiį kampu, spiulys elūš, jis tik atsispiės visiškuoju atspižiu Kampas α 0 vaiamas ribiiu visiškojo atspižio kampu Jis priklauso uo satykiio lūžio roiklio Jeigu atroji aplika yra oras, tai ribiis visiškojo atspižio kampas raamas iš formulės: siα 0
Skairus kūas, apribotas viejų sferiių paviršių, vaiamas lęšiu Lęšiai yra glaužiamieji ir sklaiomieji (38 pav) Spiuliai, lygiagretūs su pagriie optie ašimi, perėję glaužiamąjį lęšį, susikerta taške, vaiamame pagriiiu žiiiu Spiuliai, lygiagretūs su pagriie optie ašimi, perėję sklaiomąjį lęšį, sklia prasiskleižiačiu spiulių pluoštu, o šių spiulių tęsiiai susikerta žiiyje, esačiame prieš lęšį Atstumas uo lęšio optiio cetro iki žiiio vaiamas žiiio uotoliu Lęšio laužiamoji geba D yra yis, atvirkščias lęšio pagriiio žiiio uotoliui : D Laužiamosios gebos vieetas ioptrija (D) D D m m Glaužiamųjų lęšių laužiamoji geba yra teigiama, sklaiomųjų eigiama Jei optię sistemą suaro keli lęšiai, tai sistemos laužiamoji geba lygi lęšių laužiamųjų gebų sumai: D D D Ploojo lęšio formulė užrašoma taip:
f D; čia atstumas uo aikto iki lęšio, f atstumas uo lęšio iki atvaizo, žiiio uotolis, D lęšio laužiamoji geba Kai atvaizas tikras, f yra teigiamas (f > 0), kai meamas, f rašomas su miuso žeklu (f < 0) Sklaiomojo lęšio žiiio uotolis yra eigiamas ( < 0), o glaužiamojo teigiamas ( > 0) satykis: Lęšio tiesiiu iiimu vaiamas atvaizo ir aikto liijiių matmeų A B AB H h arba Γ ; čia A B = H atvaizo aukštis, AB = h aikto aukštis, f atstumas uo atvaizo iki lęšio, atstumas uo aikto iki lęšio f Kuo iesis atstumas uo lęšio iki atvaizo lygiat su atstumu uo lęšio iki aikto, tuo iesis lęšio iiimas Jei optię sistemą suaro keli lęšiai, tai sistemos tiesiis iiimas: Γ Γ Γ Γ3 pirmojo lęšio iiimas, atrojo lęšio iiimas, 3 trečiojo lęšio iiimas ir t t Baltos šviesos skaiymasis į spektrą vaiamas ispersija
Šviesos ispersija tai aplikos lūžio roiklio priklausomybė uo šviesos bagos ilgio Skirtigų bagos ilgių šviesa tam tikroje aplikoje sklia skirtigais greičiais ir skirtigai lūžta Balta šviesa yra suėtiė, toėl pereiama stikliės prizmės ribą išsiskaio į septyias vaivorykštės spalvas: rauoą, oražię, geltoą, žalią, žyrą, mėlyą ir violetię Rauoos spalvos šviesos spiulio bagos ilgis yra ižiausias (λ 700 m) ir perėjusi stiklię prizmę mažiausiai lūžta Violetiės spalvos šviesos spiulio bagos ilgis yra mažiausias (λ 400 m) ir perėjusi stiklię prizmę labiausiai lūžta Surikus spalvotus spektro spiulius į vieą, vėl gauama balta šviesa Skirtigų spalvų šviesos spiulių bagos ilgiai (ažiai) yra evieoi Moochromatiė šviesa pereiama stiklię prizmę keičia skliimo greitį, bagos ilgį, tačiau ažis lieka tas pats Nuo virpesių ažio priklauso šviesos spiulio spalva Spalva regėjimo pojūtis, kurį akyje sukelia tam tikro ažio elektromagetiė baga: eskairūs kūai yra tokios spalvos, kokios spalvos spiulius jie atspii; skairūs kūai yra tokios spalvos, kokios spalvos spiulius jie praleižia
Spalvų filtravimas ir maišymas Jei baltąja šviesa apšviečiamas spalvotas filtras, pro jį prasiskverbia tik filtro spalvos (to paties bagos ilgio itervalo) šviesa, o kitų spalvų šviesa sugeriama Tai filtravimas, arba spalvų skaiymas Jei tokiu būu išskirta viejų skirtigų spalvų šviesa ukreipiama į baltą paviršių, akimi matoma trečia spalva (viejų spalvų mišiys) Tai sumiis spalvų maišymas (spalvų suėtis) Bagos skliimo greitis apskaičiuojamas: v T bei v λ υ; čia v greitis, υ ažis, T perioas Vakuume bet kokio bagos ilgio šviesa sklia tuo pačiu greičiu: m 9979458 s 3 0 Tam tikroje terpėje (vaeyje, stikle ir t t) šviesos greitis mažėja priklausomai uo skliačios bagos ilgio Bagų iterferecija tai koheretiių bagų šaltiių sukeltų bagų suėtis (3 pav) Koheretiiais laikomi šaltiiai, skleižiatys vieoo ažio bagas, kurių fazių skirtumas laikui bėgat ekita Šviesos iterferecijos rezultatas yra iesis ar mažesis šviesos stipris taške, kuriame viea baga užkloja kitą Pastatę ekraą te, kur koheretiės bagos užkloja viea kitą, gausime šviesių (iterferecijos maksimumų) ir tamsių (iterferecijos miimumų) ruožų seką 8 m s
Iterferecijos maksimumai susiaro tose ervės vietose, kur bagų eigos skirtumas lygus lygiiam pusbagių skaičiui: Δ k λ ; čia k = 0,,, 3, sveikasis skaičius, λ šviesos bagos ilgis Iterferecijos miimumai yra tose ervės vietose, kur bagų eigos skirtumas lygus elygiiam pusbagių skaičiui: λ Δ ( k ) Moochromatiio šaltiio spiuliams pereiat augelio plyšių sistemą, vaiamą ifrakcie garele, gauamas ifrakciis vaizas, kurį suaro iterfereciiai maksimumai tamsiame foe Kai šviesa krita į ifrakcię garelę, maksimumų paėtį usako lygtis: si k λ; čia garelės kostata, k maksimumo eilės umeris, λ šviesos bagos ilgis Difrakcie garele galima labai tiksliai išmatuoti bagos ilgį Jeigu garelės kostata yra žioma, tai bagos ilgį rasime, išmatavę kampą φ atitikamo kryptimi maksimumo Šviesos iterferecija paaiškiamas balta šviesa apšviestų vabzžių sparų, 3 pav 3 4
muilo burbulų, riebalų ar tepalų plėvelių vaes paviršiuje uspalviimas vaivorykštės spalvomis, ors šiaip jie bespalviai Mat alis šviesos bagos atsispii uo plėvelės, alis, praėjusi ją, atsispii uo kito jo paviršiaus, o likusioji šviesos alis visiškai pereia plėvelę (3 pav) Nuo plėvelės atsispiėjusios bagos ir bei plėvelę praėjusios bagos 3 ir 4 yra koheretiės ir tarpusavyje iterferuoja Iterferecijos rezultatas priklauso uo plėvelės storio ir spiulių kritimo kampo Toėl skirtigų ilgių bagų iterferecijos sąlygos tekiamos skirtigose vietose, ir plėvelė atroo spalvota ŠVIESOS DIRAKCIJA Šviesos užlikimas už kliūties M vaiamas ifrakcija Jei iš šaltiio S A skliatį šviesos pluoštelį praleisime pro S skylutę AB, tai ekrae gausime šviesią ėmę (4 pav) Tos ėmės skersmuo paroo, B kokio pločio šviesos pluoštas krita į ekraą MN Sumažius skylę AB, sumažėja ir ėmė, N atseit siaurėja šviesos spiulių pluoštas Tačiau praeat uo tam tikro skylės 4 pav yžio, skylei mažėjat ėmelė jau emažėja, o atvirkščiai ima iėti Be to, ji pasiaro eryški ir etolygiai apšviesta Dėmelėje atsiraa eilė pakaitomis eiačių šviesių ir tamsių žieų, ir jie užima aug iesę sritį, egu turėtų užimti braižat geometriškai pagal šviesos tiesiaeigio plitimo faktą Difrakcijos reiškiiai taikomi ifrakciėje garelėje Aukštos kokybės ifrakciėje garelėje kiekvieame milimetre įrėžiama po tūkstatį ir augiau rėžių Vieo skairaus plyšio ir rėžio beras plotis vaiamas ifrakciės garelės kostata Pereiama pro garelės plyšius šviesa ifraguoja ir už kiekvieo plyšio plita visomis kryptimis Taigi kiekvieas plyšys tampa koheretiių bagų šaltiiu, ir ekrae matomas stabilus tų bagų iterfereciis vaizas Apšvietę garelę lygiagrečiais moochromatiiais spiuliais, ekrae matome ryškias siauras tos spalvos liijas (5 pav) Spektro cetre k = 0 matysime tos spalvos maksimumą, es į cetriį maksimumą atėjusių bagų eigos skirtumas bus lygus 0 Šalia susiarys k = pirmasis tos spalvos maksimumas Jame atėjusių bagų eigos skirtumas bus viea baga, toliau susiarys k = atrasis maksimumas, jame R V B V R atėjusių bagų eigos skirtumas bus au io a io au vi bagos le l le Apšvietę garelę o ti t ti o balta šviesa a ė a ė a cetriėje alyje k = k = 0 k = 5 pav
matysime baltą juostą, es apšviestumo maksimumo sąlyga išlieka visų ilgių bagoms Šalia susiarys k =, pirmasis maksimumas, tačiau jame matysime visų vaivorykščių spalvas Pirmame maksimume visų spalvų bagų eigos skirtumas bus viea baga, bet kaagi įvairių bagų ilgiai yra skirtigi, tai šios bagos iterferuos skirtigose vietose Violetiės spalvos bagos ilgis yra mažiausias, toėl ją matysime mažiausiai utolusią uo cetriio maksimumo Difrakcie garele gautas spektras apšvietus balta šviesa Išagriėkime 6 pavyzį, kaa uo plyšių skliačios bagos stipria viea kitą Nagriėsime kampu φ skliačias bagas Nuo gretutiių plyšių kraštų skliačių spiulių eigos skirtumas lygus atkarpos AC ilgiui Jeigu šioje atkarpoje tilptų sveikasis bagų ilgių skaičius, tai sueamos visų plyšių bagos stipritų viea kitą Rasime trikampio ABC statiį AC Maksimumus stebėsime B A φ φ 6 pav kryptimis, kurias usako kampo φ vertės, tekiačios sąlygą: si k Įstatykime garelę (7 pav) į rėmelį ir žiūrėkime pro ją į skalės apšviestą plyšį 3 Abipus šviesaus ruožo matysime išsiėsčiusius ifrakciius spektrus Jeigu išmatuosime atstumą l uo ifrakciės garelės iki skalės ir tiriamųjų spiulių uokrypą h uo cetriio balto ruožo, laikyami, ka si tg, 7 pav h tg, galėsime užrašyti C
h k (4) Su ifrakcie garele galime tiksliai išmatuoti bagos ilgį ŠVIESOS DALELĖS, OTONAI Šviesa sklia kaip bagos, o spiuliuojama ir sugeriama apibrėžtais eergijos kiekiais kvatais Vaiasi, baga turi alelės savybių Toji alelė pavaita fotou Vieo kvato eergija apskaičiuojama pagal formulę: E h f ; čia E kvato eergija, f bagos ažis Plako kostata (h = 6,66 0-34 Js) Žiat, ka c v ; (5) (čia c šviesos greitis, λ bagos ilgis), Kvato eergija gali būti išreikšta: c E h (6) Ultravioletiių spiulių ažis yra iesis egu rauoųjų spiulių Vaiasi, ultravioletiių spiulių kvato eergija yra ižiausia Toėl esukiai galime paaiškiti, koėl ažai bluka veikiami ultravioletiių, bet ekita veikiami regimosios šviesos, o ryškiat fotouotraukas laboratorijos būa apšviestos rauoa šviesa otoas turi masę otoo masė apskaičiuojama pagal reliatyvumo teorijos eergijos formulę: E m ; (7) c čia m fotoo masė, E fotoo eergija, c šviesos greitis Kartu fotoas turi vieą savybę jis eegzistuoja rimties būseoje, atsiraęs iš karto jua šviesos greičiu otoelektriiu efektu (fotoefektu) vaiamas šviesos alelių (fotoų) eergijos peravimas mežiagos elektroams, kurie ėl to arba išlekia iš jos (išoriis fotoefektas), arba joje tampa laisvi (viiis fotoefektas) Eergijos tvermės ėsis fotoefektui išreiškiamas Eišteio lygtimi: mv hf A ; (8) čia hf kvato eergija, A elektroo išlaisviimo iš metalo arbas
Kiekvieoje mežiagoje fotoefektas vyksta tik taa, kai kritačios šviesos ažis yra iesis už tam tikrą (mažiausią) vertę, o fotoo eergija lygi išlaisviimo arbui Toėl fotoefektas vyksta, jeigu ir elektroui ebus suteikta kietiė eergija otoefekto rauoąją ribą atitikatis šviesos virpesių ažis raamas pagal lygtį: hf mi A arba h c max A, kai f < f mi (arba λ > λ max ) fotoefektas evyksta otoų eergija ažai V ma išreiškiama elektrovoltais ev =,6 0-9 J R otoefekto tyrimai atliekami 8 pav paroytame įregiyje Jo elektroai pagamiti iš chemiškai gryų metalų ir įtaisyti vakuumiiame ie Kaip fotosrovė 8 pav I priklauso uo įtampos tarp elektroų, kai evieoas šviesos Ф srautas, roo grafikai (φ > φ ) (9 pav) Iš jų matome, ka ir esat įtampos tarp elektroų, Ф greičiausieji fotoelektroai pasiekia teigiamą elektroą (aoą) Diiat įtampą, iėja ir fotosrovės 0 U stiprumas, kol pasiekiamas soties srovės stiprumas Tuomet visi 9 pav fotoelektroai pasiekia aoą Soties srovė tiesiogiai proporciga kritačiam į fotoelemetą šviesos srautui K UŽDAVINIŲ SPRENDIMO PAVYZDŽIAI pavyzys Peregusią 00 c šviesos stiprio lempą pakeitė į 5 c lempą Kaip pasikeis paviršiaus apšvieta, jei atstumas iki paviršiaus bus sumažitas kartus?
E E I = 00 c I = 5 c R = R ir Paviršiaus apšvieta apskaičiuojama pagal formulę I E Tai abiem atvejais: E E Palygiame apšvietas: E Apšvieta epakis E R I R I R I R R I I R I 4R I 4 I 00c 4 5c pavyzys Į vaes paviršių šviesos spiulys krita tam tikru kampu ( pav) Nubraižykite tolesę šviesos spiulio eigą Apskaičiuokite kritimo bei lūžio kampus o = v =,33 Iš brėžiio matyti, ka: 35 0 90 0 0 45
= 45 0 Pagal šviesos spiulių lūžimo ėsį: si si Iš čia: si si v Atsakymas: = 45 0 ir = 3 0 v o v 3 pavyzys Į metrų gylio ežero ugą įkaltas stulpas, kurio 0,5 m kyšo iš vaes (8 pav) Apskaičiuokite, kokio ilgio yra stulpo šešėlis ežero uge, jei Saulės spiuliai su vaes paviršiumi suaro 70 kampą AC H = m h = 0,5 m β = 70 =,33 α 6 8 pav čia Saulės spiulys, pasiekęs vaes paviršių, lūžta Taikome šviesos lūžio ėsį: si, si Iš čia 90 0,
čia o si si arcsi 5 0,57 si0,33 5 0,57; Iš brėžiio (6 pav) matome, ka stulpo šešėlio ilgis yra AC Jis lygus: AC AB BC, Tuomet: AB BC AC H h H tg tg tg Apskaičiuojame: AC 0,7m Atsakymas: AC 0,7m, h tg ; 4 pavyzys Šviesos spiulys krita išilgai lygiašoės stikliės trikampės prizmės briauos (5 pav) Apskaičiuokite prizmės laužiamąjį kampą φ ir ubrėžkite tolimesę spiulio eigą Spreimas: 5 pav a) φ st =,59 b) ubrėžti oro = tolimesę spiulio eigą 6 pav
a) Lūžio kampas γ apskaičiuojamas pritaikat lūžio ėsio formulę: si si Kur pirmoji aplika yra oras, o atroji aplika stiklas si si išreiškiamas lūžio kampas γ st oro si si st oro o si90,59 0,689 o 39 Iš brėžiio matyti, jog o 90 Iš trikampio ΔABC matome, jog o o 80 90 Iš čia gauame Tai prizmės laužiamasis kampas bus lygus 39 o 78 o b) Norit ustatyti tolimesę spiulio eigą, reikia pritaikyti lūžio ėsį ir apskaičiuoti išeiačio iš prizmės spiulio lūžio kampą γ si si Kur pirmoji aplika yra stiklas, o atroji aplika oras si si išreiškiame lūžio kampą φ oro st si si oro st o si39,59,000
Atsakymas mums paroo, jog įvyks visiškais atspiys ir spiulys atsispiės uo atrosios prizmės briauos (6 pav) o Atsakymas: a) 78 b) Spiulys atsispiės uo atrosios prizmės briauos 5 pavyzys Glaužiamuoju lęšiu gautas tikras u kartus paiitas aikto atvaizas, kai jo atstumas iki lęšio f = 30 cm Apskaičiuokite lęšio žiiio uotolį bei atstumą uo lęšio iki aikto Γ = f = 30 cm Lęšio iiimas lygus: f Γ () Iš ploo lęšio formulės išsireiškiame žiiio uotolį : Iš () formulės išsireiškiame f () Į () formulę įrašome (3) formulę: f (3) Γ Γ f f Γ f f Γ = 0 cm
Iš (3) apskaičiuojamas aikto uotolis iki lęšio: = 5 cm Atsakymas: = 0 cm, = 5 cm 6 pavyzys Brėžami raskite pro glaužiamąjį (7 pav a) ir sklaiomąjį (7 praėjusio spiulio AB kelią pav b) lęšį a b B O B O A 7 pav A Spreimas: K N O D B C a Brėžimo eiga (8 pav): M A 8 pav a) Nubrėžiame šalutię optię ašį MN, kuri yra lygiagreti spiuliui AB b) Statmeai į pagriię optię ašį DC ubrėžiame žiiio plokštumą per c) Pro lęšį praėjęs spiulys eis per šalutiį žiiį
b Brėžimo eiga (9 pav): N D O C B M A 9 pav ) Nubrėžiame šalutię optię ašį MN, kuri yra lygiagreti spiuliui AB ) Statmeai į pagriię optię ašį DC ubrėžiame žiiio plokštumą per žiiį (kairėje) 3) Pro lęšį praėjęs spiulys išsisklaiys taip, ka jo pratęsimai eitų per žiiį 7 pavyzys otoaparatu, kurio žiiio uotolis 5 cm, iš 0 m uotolio 0,00 s ekspozicija ufotografuotas juatis čiuožėjas Vaizas uotraukoje pasislikęs 0,0075 mm Koks buvo čiuožėjo greitis? v = 5 cm = 0,05 m = 0 m t eksp = 0,00 s s = 0,075 mm = 75 0-6 m otoaparato iiimas: f s () s Per ekspozicijos laiką t e čiuožėjas učiuoš atstumą s v t e () Į () formulę įrašome (): f s ; v f v s t e ; t e
s v (3) f t e Iš ploo lęšio formulės išsireškiame atvaizo uotolį fotoaparate: f f ; f ; ; Į (3) formulę įrašome (4): s v t Apskaičiuojame: f (4) v v v s t e e s t e 6 75 0 m 0m 0,05m 0,05m 0,00s m 5 s s t e ; m 4,95 s m 5 ; s 8 pavyzys Viespalvė šviesa, kurios bagos ilgis λ = 0,75 μm, krita statmeai į ifrakcię garelę (0 pav) Apskaičiuokite ifrakciės garelės kostatą, jei pirmos eilės maksimumai ekrae susiaro 30,3 cm atstumu vieas uo kito Raskite garelės rėžių skaičių vieame milimetre Ekraas yra m atstumu uo garelės N L = m λ = 0,75 μm =0,75 0-6 m k = = 30,3 cm = 30,3 0 - m mm 0, 00m A O B 0 pav
Užrašome ifrakciės garelės maksimumo susiarymo sąlygą: si k, kai k = () čia φ spiulių ifrakcijos kampas, ifrakciės garelės kostata, λ bagos ilgis Atstumas AB lygus, o atstumas AO lygus Kaagi aug mažesis už atstumą L, tai siφ tgφ, tai tg () L L Į ()formulę įstatome () formulę: k, L iš čia Lk Apskaičiuojame: klλ Difrakciės garelės kostata lygi: 4,95 0 m 0,75 0 30,3 0 m Apskaičiuojame rėžių skaičių vieame milimetre: N N 0 6 m 0,00m 6 4,95 0 m 0; 6 m 4,95 0 9 pavyzys Spiulių fotoo eergija lygi 6,63 0-9 J Apskaičiuokite šių spiulių bagos ilgį 6 m; Λ E = 6,63 0-9 J c = 3 0 8 m/s h = 6,63 0-34 Js otoo eergija E h Šviesos ažį ir bagos ilgį sieja formulė c
Taigi c E h Iš šios formulės: hc, E 6,63 0 34 6,63 0 λ = 300 m J s 3 9 J 0 8 m s, III TURO UŽDUOTYS Lempa yra metrų aukštyje virš stalo Kaip pakis stalo paviršiaus apšvieta, jei lempą pakelsime ar metrą į viršų? Dvi vieoos lempos pakabitos greta ir apšviečia m atstumu esatį ekraą Kokiu atstumu ir kokia kryptimi reikia pastumti ekraą, ka, vieą lempą užgesius, liktų tokia pati apšvieta? 3 Saulės spiuliai krita į Žemės paviršių ir suaro su horizotu 60 0 kampą Kaip reikia pastatyti plokščią veiroį, ka atsispiėję spiuliai būtų horizotalūs? 4 Žmogus m/s greičiu artėja prie žibito Praiiu mometu žmogaus šešėlio ilgis buvo m, o praėjus s uo juėjimo pražios šešėlis sutrumpėjo iki,45 m Kokiame aukštyje kabo žibitas, jei žmogaus ūgis,9 m? 5 Į stiklię plokštelę, kurios lūžio roiklis,5, krita šviesos spiulys Rasti šio spiulio kritimo kampą, jei kampas tarp atsispiėjusio ir lūžusio spiulio 90 o 6 Į stiklię prizmę, kurios laužiamasis kampas 45, šviesa krita 30 kampu (37 pav) Kokiu kampu lūžęs spiulys išeia iš prizmės? 37 pav
7 Stiklo ir eimato plokštelių absoliutiiai lūžio roikliai atitikamai yra lygūs,5 ir,4 Raskite, koks turi būti šių plokštelių storių satykis, ka šviesos spiulių skliimo laikas jose būtų vieoas 8 Į upelio ugą įkaltas,5 metrų ilgio strypas, kurio viršus siekia vaes paviršių Apskaičiuokite Saulės spiulių kritimo kampą, jei strypo šešėlio ilgis ežero uge 0,3 m Vaes lūžio roiklis,33 9 38 paveikslo a, b ir c alyse pavaizuotas šviečiatis taškas A ir jo atvaizas A MN tai pagriiė optiė ašis Raskite: a) kur stovi lęšis; b) lęšio rūšį; c) lęšio žiiius a) A b) A A M N M N A c) A A M N 38 pav 0 otoaparato objektyvo žiiio uotolis 0 cm Valtyje esatis žmogus fotografavo žuvį, guličią at ežero ugo tiesiai po juo, esačią 3 m gylyje Objektyvo atstumas iki vaes paviršiaus 50 cm Kiek kartų žuvies atvaizo yis juostelėje bus mažesis už pačią žuvį? Ploas lęšis ekrae suaro 6 kartus paiitą aikto atvaizą Nekeičiat lęšio paėties, o ekraą atstūmus 4,5 cm atstumu išilgai lęšio optiės ašies, ekrae susiaro to paties aikto 3 kartus paiitas atvaizas Koks lęšio žiiio uotolis? Švytitis aiktas yra L = 40 cm atstumu uo ekrao Kur reikia pastatyti glaužiamąjį lęšį, ka atvaizo aukštis ekrae būtų 0 kartų iesis už aikto aukštį? Apskaičiuokite lęšio laužiamąją gebą 3 Ekrae glaužiamuoju lęšiu gauamas ryškus žvakės atvaizas Atstumas uo žvakės iki ekrao metrai Apskaičiuokite lęšio žiiio uotolį, jei žvakės atvaizas tris kartus iesis už pačią žvakę
4 Kaip žmogaus orgaizmas reaguoja į retgeo spiulius ir kokiais fizikiiais pricipais pagrįsta retgeoskopija, taikoma meicioje ir techikoje? 5 Difrakciės garelės vieame milimetre yra 500 rėžių Kurios eilės maksimumas atitika 90 o kampą? Šviesos bagos ilgis 400 m 6 Iš metalo elektroai gali išlėkti tiktai įgiję tiek eergijos, ka galėtų atlikti išlaisviimo arbą Apskaičiuokite: a) kokio mažiausio ažio fotoas gali išmušti elektrous iš ikelio; b) koks jų bagos ilgis 7 Apskaičiuokite lazerio impulso trukmę, kai jo galia 00 W Žioma, jog vieo impulso metu išlekia,57 0 fotoų, kurių bagos ilgis 0,5 μm 8 Į paviršių krita 350 m bagos ilgio spiuliai ir kas sekuę jam peruoa,5 μj eergijos Kiek fotoų kas sekuę krita į paviršių? 9 Magis švitiamas 50 m bagos ilgio šviesa Apskaičiuokite išlėkusių fotoelektroų kietię eergiją ir greitį 0 Eksperimetiė užuotis Darbo priemoės: glaužiamasis lęšis su stoveliu, žvakė, ėžutė, ekraas, kartoo lapas su cm skersmes skylute Darbo eiga Glaužiamuoju lęšiu gaukite ekrae ryškų paiitą žvakės liepsos atvaizą Paimkite kartoo lapą su skylute ir pamažu užekite lęšį Koks bus liepsos atvaizas? Stebėkite žvakės liepsos atvaizą, kai lieka eužegtas eielis lęšio kraštas ir kai šviesa praeia tik pro lęšio cetrą, būtet pro skylutę Kaip paaiškiti atvaizo ryškumą? SPRENDIMUS ATSIŲSTI IKI 05-04-5