Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 21444

Refraction in glass

Βλέπουμε το φαινόμενο της διάθλασης μιας φωτεινής δέσμης, μέσα από ένα γυάλινο πλακίδιο.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από την οπτική.

Την άσκηση μας λύνει ο συγγραφέας Νεκτάριος Πρωτοπαπάς.

Ο Νεκτάριος είναι φίλος, συνάδελφος αλλά και ένας καλός συγγραφέας που είχε κυκλοφορήσει βιβλίο πάνω στην οπτική (έως τώρα η οπτική διδασκόταν στην Φυσική Γενικής στη Γ΄ λυκείου). Έχει ασχοληθεί με την φυσική της οπτικής και έχει άποψη πάνω στη διδακτική προσέγγιση του θέματος.

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

ΘΕΜΑ Δ

Ακτίνα   μονοχρωματικής   ακτινοβολίας   με συχνότητα 5∙1014 Ηz που διαδίδεται αρχικά στον αέρα, προσπίπτει  κάθετα στην επιφάνεια διαφανούς γυάλινης πλάκας και διέρχεται μέσα από αυτή, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η d πλάκα έχει πάχος d = 20 cm και δείκτη διάθλασης n = 1,5.

21444 b gen

Αν η ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι c0 = 3∙108 m / s και η σταθερή του Planck h = 6,63∙10-34 J.s, να υπολογίσετε:

Δ1το χρόνο διόδου της ακτίνας από την πλάκα πάχους 20 cm,

Δ2την ενέργεια που μεταφέρουν 1000 φωτόνια αυτής της ακτινοβολίας,

Δ3το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στον αέρα και στη γυάλινη πλάκα,

Δ4τον αριθμό των μηκών κύματος της μονοχρωματικής ακτινοβολίας στο γυαλί.

Λύση

Δ1Η ταχύτητα διάδοσης c της ακτινοβολίας στο γυαλί είναι:

n = c/ c ⇒ c = c0 / nΓ ⇒ c = (3∙108 m / s ) / 1,5 ⇒ c = 2∙108 m / s .

Eπομένως για το χρόνο διόδου της ακτίνας από την πλάκα πάχους 20 cm θα ισχύει:

Δx = c∙Δt ⇒ Δt = Δx / c ⇒ Δt = (20∙10-2 m) / 2∙108 m / s ⇒ Δt = 10-9 s .

Δ2. Η ενέργεια κάθε φωτονίου είναι:

E = h·f ⇒ Ε = (6,63∙10-34 J∙s)·(5∙1014 Hz)  E = 33,15∙10-20 J.

Επομένως τα 1000 φωτόνια θα μεταφέρουν ενέργεια:

Eολ = Ν∙Ε = 1000∙(33,15∙10-20 J) ⇒ Eολ = 33,15∙10-17 J.

Δ3Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στον αέρα προσδιορίζεται με τη βοήθεια της θεμελιώδους εξίσωσης της κυματικής. Είναι:

c0 = λ0·f ⇒ λ0 = c0 / f ⇒ λ0 = (3∙108 m / s) / (5∙1014 Ηz) ⇒ λ0 = 6∙10-7 m.

Από τον ορισμό του δείκτη διάθλασης προκύπτει για το μήκος κύματος λΓ στη γυάλινη πλάκα:

nΓ = λ/ λΓ ⇒ λΓ = λ0 / nΓ ⇒ λΓ = 6∙10-7 m / 1,5 ⇒ λΓ = 4∙10-7 m . 

Δ4. Ο αριθμός Ν των μηκών κύματος που «χωράνε» στο πλακίδιο πάχους d = 20 cm = 20∙10-2 m είναι :

d = N·λΓ ⇒ Ν = d / λΓ ⇒ Ν = (20∙10-2 m) / (4∙10-7 m) ⇒ Ν = 5∙105 μήκη κύματος .

Μια αναλυτική λύση από τον Νεκτάριο Πρωτοπαπά.

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

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

Advertisements

2 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 21444

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