Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 21700

ice skatting an art

Η αθλήτρια του καλλιτεχνικού πατινάζ, υπακούει στους ίδιους νόμους της φύσης με εμάς, αλλά με πόση χάρη !.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από την οπτική.

Την άσκηση μας λύνει η συνάδελφος Ελπίδα Ανδρουλιδάκη (την ευχαριστούμε).

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

ΘΕΜΑ Δ

Μια μονοχρωματική δέσμη φωτός έχει μήκος κύματος λ0 = 500 nm όταν διαδίδεται στο κενό. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c0 = 3·108 m / s  και η σταθερά του Planck  h = 6,6·10-34 J∙s.

Δ1. Να υπολογίσετε, τη συχνότητα της δέσμης καθώς και την ενέργεια ενός φωτονίου της, όταν αυτή διαδίδεται στο κενό.

Η παραπάνω μονοχρωματική δέσμη διαδίδεται αρχικά σε νερό, το οποίο έχει δείκτη διάθλασης nΝ = 4 / 3 . Η δέσμη συναντά κάθετα στη πορεία της ένα γυάλινο πλακίδιο, οπότε εισέρχεται σε αυτό. Αφού διανύσει απόσταση d = 30 cm μέσα στο γυάλινο πλακίδιο, εξέρχεται και πάλι στο νερό. Δίνεται ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού από το οποίο είναι κατασκευασμένο το πλακίδιο nΓ = 8 / 5 .

Δ2. Να υπολογίσετε τη μεταβολή του μήκους κύματος της μονοχρωματικής δέσμης κατά τη μετάβασή της από το γυάλινο πλακίδιο στο νερό.

Δ3. Να υπολογίσετε τη μεταβολή της ενέργειας του φωτονίου της μονοχρωματικής δέσμης κατά τη μετάβασή της από το νερό στο γυάλινο πλακίδιο.

Δ4. Να βρείτε το χρόνο που διαρκεί η διάδοση της δέσμης μέσα στο γυάλινο πλακίδιο.

Λύση

Δ1.

Η βασική κυματική εξίσωση :

c0 = λ0·f ⇒ f = c0 / λ⇒ f = 3·108 / 5·10-7 ⇒ f = 6·1014 Ηz .

H ενέργεια ενός φωτονίου της μονοχρωματικής δέσμης :

Ε = h·f ⇒ E = 6,6·10-34∙6·1014 ⇒ E = 39,6·10-20 joule .

Δ2.

To μήκος κύματος της μονοχρωματικής ακτινοβολίας κατά τη διάδοση της μέσα στο νερό :

λΝ = λ/ nΝ ⇒ λΝ = 5·10-7 / (4 / 3) ⇒ λΝ = 3,75·10-7 m ⇒ λΝ = 375 nm .

To μήκος κύματος της μονοχρωματικής ακτινοβολίας κατά τη διάδοση της μέσα στο γυαλί :

λΓ = λ/ nΓ ⇒ λΓ = 5·10-7 / (8 / 5) ⇒ λΓ = 3,12·10-7 m ⇒ λΝ = 312 nm .

Η μεταβολή του μήκους κύματος Δλ της μονοχρωματικής δέσμης κατά τη μετάβασή της από το γυάλινο πλακίδιο στο νερό :

Δλ = λΝ – λΓ ⇒ Δλ = 375 – 312 ⇒ Δλ = 63 nm .

Δ3.

H συχνότητα δεν μεταβάλλεται κατά την αλλαγή του μέσου διάδοσης του κάθε φωτονίου, εξαρτάται μόνο από την φωτεινή πηγή που δημιούργησε το φωτόνιο.

Δεν αλλάζει λοιπόν, ούτε η ενέργεια του φωτονίου :

ΔΕ = Εf΄ – Εf ⇒ ΔΕ = h·f – hf ⇒ ΔΕ = 0 .

Δεν υπάρχει μεταβολή της ενέργειας του φωτονίου.

Δ4.

Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού δίνεται :

nΓ = c0 / cΓ ⇒ cΓ = c0 / nΓ .

H ταχύτητα του φωτός στο γυαλί (ορισμός της ταχύτητας) όταν διανύει απόσταση d μέσα στο πλακίδιο σε χρόνο Δt :

cΓ = d / Δt ⇒ Δt =  d / cΓ ⇒ Δt = d / (c0 / nΓ) ⇒ Δt = d·nΓ / c0 ⇒ Δt = 3·10-1·(8 / 5) / (3·108) ⇒ Δt = 16·10-10 s .

Mας άρεσε η λύση της συνάδελφου Ελπίδας Ανδρουλιδάκη .

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

Advertisements

3 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 21700

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s