Powtórzenie materiału z działu OPTYKA i WIDZENIE, klasa I L.O.

(pytania sprawdzające)

1. Wyjaśnij jakiej zmianie ulegają prędkość, długość i częstotliwość fali przy przechodzeniu światła z ośrodka rzadszego optycznie (np.: powietrze) do ośrodka gęstszego optycznie (np.: woda). Jakie fakty doświadczalne za tym przemawiają ?

Wynik doświadczenia: na górze - promienie ugięte w powietrzu, na dole- promienie ugięte w wodzie.

W doświadczeniu obserwujemy, że kąt ugięcia w powietrzu jest większy niż analogiczny kąt w wodzie.

2. Wymień podstawowe prawa optyki geometrycznej i określ zakres ich stosowalności ?

3. Co głosi prawo odbicia światła ?

4. Co głosi prawo załamania światła ?

5. Na czym polega i w jakich warunkach występuje zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła ? Wymień dwa jego zastosowania w technice.

6. Jaki jest sens fizyczny współczynnika załamania światła ? Jaki jest jego związek z długością fali światła w próżni i w danym ośrodku ?

7. Wykreśl, używając promieni charakterystycznych, obraz świecącego krzyża umieszczonego w odległości x > 2f od soczewki skupiającej.

8. Jaki wzór określa warunki uzyskania ostrego obrazu przedmiotu w

1. soczewce cienkiej

2. zwierciadle kulistym

9. Wykreśl, używając promieni charakterystycznych, obraz świecy umieszczonej w odległości x < f od soczewki skupiającej.

10. Jak określamy powiększenie obrazu? Jak zależy ono od odległości przedmiotu od soczewki?

11. Jak zmienia się odległość obrazu oraz jego wysokość, gdy przesuwamy przedmiot z nieskończoności do soczewki ?

12. Jaka jest zasada działania lupy ?

13. Wykreśl, używając promieni charakterystycznych, obraz świeczki umieszczonej w odległości f < x < 2f od kulistego zwierciadła wklęsłego.

14. Jak należy ustawić dwie soczewki skupiające, by równoległa wiązka promieni po przejściu przez nie była nadal równoległa ?

15. Jak zmieni się obraz uzyskany za pomocą soczewki skupiającej, gdy połowę soczewki zakleimy czarnym papierem ?

16. Na czym polega zjawisko dyspersji światła i jakie efekty wywołuje ? Przedstaw je na rysunku.

17. W jaki sposób oko ludzkie pozwala uzyskiwać na siatkówce ostry obraz przedmiotów bliskich i dalekich ? Jakie wady są z tym związane i jak można je skorygować ?

18. Wyjaśnij dlaczego zachodzi rozszczepienie światła białego podczas jego przechodzenia przez siatkę dyfrakcyjną .

19. Jakiego koloru będzie przedmiot pokryty idealnym zielonym barwnikiem, a oświetlony jednorodnym (monochromatycznym) światłem czerwonym ?

20. Promienie biegnące ze źródła światła białego w stronę obserwatora natrafiają kolejno na dwa doskonałe filtry: czerwony i zielony (przepuszczające odpowiednio światło czerwone i zielone). Jakiego koloru będzie to źródło widziane przez obserwatora?

21. Podaj wzór na ogniskową :

1. zwierciadła kulistego wklęsłego,

2. soczewki cienkiej dwuwypukłej.

22. Wyjaśnij dlaczego szkolna siatka dyfrakcyjna dla światła widzialnego zawiera aż 150 linii na 1 mm.

Zadania

1. Oblicz prędkość światła w cieczy o współczynniku załamania n=1,5 wiedząc, że prędkość

światła w próżni wynosi c = 3·10⁸ m/s. (Odp. v = 2 · 10 ⁸m/s )

2. Jaką zdolność skupiającą winna mieć soczewka skupiająca projektora, aby otrzymać na

ekranie obraz przedmiotu utrwalonego na kliszy powiększony 9 razy ? Odległość

soczewki od ekranu wynosi 2 m. (Odp. 5 D )

3. Przedmiot znajduje się w odległości 8 cm od soczewki o zdolności skupiającej 10 dioptrii.

Ile wynosi powiększenie obrazu ? Jakie są jego cechy ? (Odp. p = 5 )

4. Jaki jest współczynnik załamania szkła, dla którego kąt graniczny wynosi 30º ? (Odp. n = 2 )

5. Ile wynosi ogniskowa soczewki szklanej płasko-wypukłej o promieniu krzywizny 10 cm ?

Współczynnik załamania szkła wynosi 1,5. (Odp. f = 20 cm )

6. W jakiej odległości od soczewki skupiającej o ogniskowej 5 cm należy umieścić przedmiot,

aby otrzymać obraz rzeczywisty 5-krotnie powiększony ? (Odp. x = 6 cm )

7.^* Promień odbity od powierzchni cieczy o n = √3 tworzy z promieniem załamanym kąt

prosty. Znajdź kąt padania tego promienia. (Odp. α = 60º )

8.^* Jaki warunek musi spełniać współczynnik załamania światła substancji z której wykonano

pryzmat o kącie łamiącym 90º, aby pełnił on rolę szkła odblaskowego ? (Odp. n ≥ √2 )

9.^* Promień świetlny przechodzi ze szkła o współczynniku załamania n = √3 do powietrza.

Przy jakim kącie padania kąt załamania będzie dwukrotnie większy od kąta padania ?

(Odp. α = 30º )

1. Na wykresie przedstawiono widmo energii ogrzanego do temperatury T ciała w zależności od długości fali emitowanej przez to ciało.

Z wykresu wynika, że ogrzane ciało emituje najwięcej promieniowania o barwie:

a) niebieskiej; b) zielonej; c) żółtej; d) czerwonej.

2. Uczniowie badali zależność między kątem padania i kątem załamania światła padającego na szklaną płytkę.

Zależność sinβ od sinα uczniowie przedstawili na poniższym wykresie.

Który z zamieszczonych wykresów prawidłowo odwzorowuje tę zależność?

3. Aby w zwierciadle wklęsłym otrzymać rzeczywisty powiększony obraz przedmiotu, należy przedmiot ustawić:

a) między wierzchołkiem zwierciadła a ogniskiem;

b) między ogniskiem, a środkiem krzywizny zwierciadła;

c) w środku krzywizny zwierciadła;

d) w odległości większej od dwóch promieni zwierciadła.

4. Promień świetlny pada na granicę dwóch przezroczystych ośrodków o różnych właściwościach optycznych.

Podczas przejścia z jednego ośrodka do drugiego światło:

a) zwiększa swoją częstotliwość;

b) zmniejsza swoją częstotliwość:

c) zwiększa swoją prędkość;

d) zmniejsza swoją prędkość.

5. Na rysunku przedstawiono dwa ośrodki przezroczyste o różnych współczynnikach załamania. Światło przechodzi z ośrodka 1, w którym rozchodzi się z prędkością v₁ do ośrodka 2, w którym rozchodzi się z prędkością v₂.

Wybierz z tabelki prawdziwą parę stwierdzeń.

6. Na rysunku pokazano bieg promieni świetlnych załamujących się w soczewce oka człowieka z wadą wzroku.

Jest to oko:

a) dalekowidza i do korekcji wady oka należy zastosować soczewkę rozpraszającą;

b) dalekowidza i do korekcji wady oka należy zastosować soczewkę skupiającą;

c) krótkowidza i do korekcji wady oka należy zastosować soczewkę rozpraszającą;

d) krótkowidza i do korekcji wady oka należy zastosować soczewkę skupiającą.

7 . Wiązka światła monochromatycznego przechodzi przez pryzmat. Współczynnik załamania światła w substancji, z której zrobiony jest pryzmat można obliczyć z zależności:

8. Zjawiskiem falowym wykorzystywanym w światłowodach jest:

a) załamanie światła na granicy rdzenia i płaszcza światłowodu;

b) odbicie światła na granicy rdzenia i płaszcza światłowodu;

c) ugięcie światła na granicy rdzenia i płaszcza światłowodu;

d) polaryzacja światła na granicy rdzenia i płaszcza światłowodu.

9. Zjawisko interferencji światła można zademonstrować używając zestawu eksperymentalnego zamieszczonego na rysunku.

Odstępy między prążkami interferencyjnymi będą się zmniejszać, gdy:

a) będą się zmniejszać rozmiary szczeliny w przesłonie S₁;

b) będzie zwiększać się odległość między przesłonami S₁ i S₂;

c) będzie zmniejszać się częstotliwość emitowanego promieniowania;

d) będzie zwiększać się odstęp między szczelinami w przesłonie S₂.

10.Światło słoneczne pokonuje odległość Słońce — Ziemia w ciągu 500 s.

Ile razy dalej od Słońca (w porównaniu z Ziemią) znajduje się Pluton, jeżeli światło słoneczne na dotarcie do jego powierzchni potrzebuje 5,5 godziny?

11. Na rysunku przedstawiono falę świetlną o barwie żółtej biegnącą w powietrzu.

Poniżej na rysunkach A i B, zaprezentowano dwie następne fale rozchodzące się w powietrzu.

Która z tych fal odpowiada fali o barwie czerwonej, a która o barwie fioletowej? Uzasadnij odpowiedź.

12. Księżyc znajduje się w odległości około 3,8 10⁸ m od Ziemi, a jego średnica jest równa około 3,5 10⁶ m.

Oblicz średnicę obrazu Księżyca otrzymanego za pomocą reflektora, którego zwierciadło ma promień krzywizny 10 m.

13. Nauczyciel polecił uczniom narysować obraz przedmiotu stojącego przed zwierciadłem,

którego promień krzywizny jest równy 25 cm. Rozwiązanie zadania Maćka zostało przedstawione na rysunku. Środek zwierciadła Maciek zaznaczył literką O.

Czy Maciek zadanie wykonał poprawnie? Uzasadnij odpowiedź.

14. W przezroczystym naczyniu o grubym dnie znajduje się ciecz.

W jakiej sytuacji promienie będą biegły tak jak na rysunku? Uzasadnij odpowiedź.

15. W próbnikach wysłanych przez NASA na Wenus w 1978 roku okienka były zrobione z

płytek diamentowych. Bezwzględny współczynnik załamania światła w diamencie ma wartość 2,41. Oblicz, ile razy dłużej biegł promień świetlny w diamentowej szybce niż w szybce tej samej grubości, ale zrobionej ze szkła o współczynniku załamania światła równym 1,5.

16. Dwa promienie laserowe A i B przechodzą z powietrza do wody. Jeden z promieni ma barwę niebieską a drugi czerwoną. Zidentyfikuj, te promienie. Uzasadnij odpowiedź.

17. Newton odkrył, że wiązka światła białego jest złożeniem kilku barw. Gdy na drodze

promienia światła białego ustawi się pryzmat to na ekranie pojawi się widmo tego światła, w którym barwy czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska i fioletowa przechodzą jedna w drugą bez wyraźnej granicy.

Narysuj bieg promienia światła białego przez pryzmat, nazwij zjawisko związane z powstawaniem widma i wyjaśnij mechanizm jego powstawania.

Odp.

Współczynnik załamania światła w pryzmacie dla każdej barwy ma inną wartość. Dla barwy czerwonej współczynnik załamania ma najmniejszą wartość, a dla fioletowej największą.

Kąt odchylenia promieni w pryzmacie umieszczonym w powietrzu zależy od kąta łamiącego pryzmatu i od współczynnika załamania. Im większy współczynnik załamania tym kąt odchylenia większy: ε = (n - 1) φ .

Dlatego światło w pryzmacie ulega rozszczepieniu na poszczególne barwy od czerwonej do fioletowej.

18. Obraz przedmiotu stojącego w odległości 20 cm od cienkiej soczewki skupiającej jest powiększony 4 razy. Oblicz ogniskową tej soczewki i jej zdolność skupiającą.

Odp. f = 0,16 m.

19. Długość fali światła żółtego w próżni jest λ = 0.6 µm. Jaka jest długość tej fali w wodzie? Współczynnik załamania wody n = 4/3.

Odp. 0.45 µm.

20. Na rysunku pokazano promień świet1ny padający prostopadle na jedną ze ścian pryzmatu szklanego, którego przekrojem poprzecznym jest trójkąt równoboczny. Przyjmując współczynnik załamania światła dla szkła 1,5 oblicz sinus granicznego kąta padania dla promienia przechodzącego ze szkła do powietrza oraz narysuj dalszy bieg promienia.

21. W celu identyfikacji oleju zawartego w butelce wykorzystano zjawisko załamania

światła. Bieg promienia świetlnego w badanym ośrodku przedstawiono poniżej

na rysunku.

Wartości bezwzględnych współczynników załamania światła w różnych ośrodkach

przedstawiono w tabeli:

Zidentyfikuj olej zawarty w butelce.

---