Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 21317

bulb on and bulb off

Το κύκλωμα ανοιχτό και το κύκλωμα κλειστό, η διαφορά του σκότους από το φως.

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

Μονοχρωματική δέσμη φωτός με μήκος κύματος στο κενό λ0 = 600 nm, διαδίδεται σε διαφανές υλικό, το οποίο έχει δείκτη διάθλασης n = 1,25. Δίνονται: η σταθερά του Planck h = 6,6∙10-34 J∙s και η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό (θεωρήστε την ίδια και στον αέρα) c0 = 3∙108 m / s.

Δ1. Να υπολογίσετε τη ταχύτητα διάδοσης και το μήκος κύματος της μονοχρωματικής δέσμης στο διαφανές υλικό.

Δ2. Να βρείτε την ενέργεια ενός φωτονίου της δέσμης.

Δ3. Να υπολογίσετε το ποσοστό μείωσης του μήκους κύματος της δέσμης κατά τη διάδοσης της από το κενό στο υλικό.

Δ4. Να συγκρίνετε την ενέργεια του φωτονίου που υπολογίσατε στο ερώτημα Δ2 με την κινητική ενέργεια ενός σαλιγκαριού μάζας 20 g που κινείται με ταχύτητα 1 cm / s .

Λύση

Δ1.

Ο δείκτης διάθλασης στο διαφανές υλικό ορίζεται :

n = c0 / c ⇒ c = c0 / n ⇒ c = 3∙108 / 1,25 ⇒ c = 2,4·108 m / s .

H σχέση του δείκτη διάθλασης και του μήκους κύματος στο διαφανές υλικό :

λ = λ0 / n ⇒ λ = 6·10-7 / 1,25 ⇒ λ = 4,8·10-7 m ⇒ λ = 480 nm .

Δ2.

H βασική κυματική εξίσωση :

c0 = λ0·f ⇒ f = c0 / λ0 … (I) .

H ενέργεια ενός φωτονίου της δέσμης είναι :

Εf = h·f ⇒ αντικαθιστούμε την (Ι) ⇒ Ε = h·(c0 / λ0) ⇒ Ε = 6,6∙10-34∙(3∙108 / 6·10-7) ⇒ Ε = 3,3·10-19 joule .

Δ3.

Tο ποσοστό μείωσης του μήκους κύματος της δέσμης κατά τη διάδοσης της από το κενό στο υλικό :

(Δλ / λ0) % = ((λ – λ0) / λ0)·100 % ⇒ (Δλ / λ0) % = ((480 – 600) / 600)·100 % ⇒ (Δλ / λ0) % = – 20 % .

Δ4.

Η κινητική ενέργεια του σαλιγκαριού είναι :

Κσαλ = ½·m·υ² ⇒ Κσαλ = ½·20∙10-3·(10-2)⇒ Κσαλ = 10-6 joule .

Συγκρίνουμε την ενέργεια του φωτονίου με την κινητική ενέργεια του σαλιγκαριού :

Κσαλ / Εf = 10-6 / 3,3·10-19 ⇒ Κσαλ / Εf = 3·1012 ⇒  Κσαλ > Εf .

Μας άρεσε η λύση της συναδέλφου 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

2 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 21317

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