σημειωσεις κεφ 1 γπ γ λυκ

ΚΕΦ. 1 ΤΟ ΦΩΣ

4

Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

1. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, το φως είναι εγκάρσιο

ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Η θεωρία αυτή

α. αποδείχθηκε λανθασμένη.

β. ερμηνεύει φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση της φωτεινής

ακτινοβολίας με την ύλη, όπως π.χ. το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

γ. δεν μπορεί να ερμηνεύσει όλα τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως.

δ. δέχεται ότι κάθε άτομο εκπέμπει και απορροφά φωτόνια.

2. Η κυματική φύση του φωτός εκδηλώνεται σε φαινόμενα όπως:

α. η συμβολή.

β. η περίθλαση.

γ. στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

δ. μόνο στο α και β.

3. Η θεωρία των κβάντα

α. κατέρριψε την παλαιότερή της ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell.

β. δέχεται ότι κάθε άτομο απορροφά και εκπέμπει ενέργεια κατά συνεχή τρό-

πο.

γ. δέχεται ότι η ενέργεια των φωτονίων είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητά

τους.

δ. ερμηνεύει φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση της φωτεινής

ακτινοβολίας με την ύλη.

4. Αν c είναι η ταχύτητα διάδοσης μιάς μονοχρωματικής ακτινοβολίας, λ το μήκος

κύματός της, f η συχνότητά της, Ε η ενέργεια ενός φωτονίου της και h η σταθερά

του Planck, τότε ισχύουν:

ΑΡΜΕΝΗΣ ΣΠΥΡΟΣ (ΦΥΣΙΚΟΣ)

5

α. c = λ/f

β. c = Eλ/h

γ. f = λ/c

δ. c<λf

5. Όταν ακτίνα φωτός, συχνότητας f, περνάει από τον αέρα στο γυαλί

α. η συχνότητά του μεταβάλλεται.

β. η ταχύτητά του αυξάνεται.

γ. οι διαθλώμενες ακτίνες απομακρύνονται από την κάθετο στη διαχωριστική

επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης.

δ. το μήκος κύματός του μειώνεται.

6. Όταν ακτίνες φωτός, συχνότητας f, προσπέσουν στη λεία διαχωριστική επιφά-

νεια δύο οπτικών μέσων και περάσουν από το ένα στο άλλο, αλλάζουν διεύθυνση. Το

φαινόμενο αυτό ονομάζεται

α. διάθλαση.

β. ανάκλαση.

γ. πόλωση.

δ. ανάλυση.

7. Όταν φως συχνότητας f περάσει από οπτικά αραιότερο σε οπτικά πυκνότερο μέ-

σο,

α. μεταβάλλεται η συχνότητά του.

β. αυξάνεται η ταχύτητά του.

γ. αυξάνεται το μήκος κύματός του.

δ. ελαττώνεται το μήκος κύματός του.

8. Όταν ακτίνες φωτός, συχνότητας f, προσπέσουν στη λεία διαχωριστική επιφά-

νεια αέρα-γυαλιού και περάσουν από τον αέρα στο γυαλί, η γωνία πρόσπτωσης είναι


6

α. μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλασης.

β. μεγαλύτερη από τη γωνία ανάκλασης.

γ. μικρότερη από τη γωνία ανάκλασης

δ. ίση με τη γωνία διάθλασης.

9. Από τον αέρα φτάνουν στο νερό μιας ήρεμης λίμνης σε κάθε δευτερόλεπτο 6.1014

μήκη φωτεινού κύματος. Από τη διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων θα περά-

σουν μήκη κύματος:

α. κανένα β. 6 . 1014 γ. 12 . 1014 δ. 3 . 1014

Να σημειώσετε τη σωστή απάντηση.

10. Για κίτρινο φως (λ0 = 589 nm), ο δείκτης διάθλασης του χαλαζία είναι 1,544 και

του διαμαντιού είναι 2,417. Συνεπώς,

α. για το κίτρινο φως το διαμάντι είναι οπτικά πυκνότερο μέσο από το χαλαζία.

β. όταν ακτίνα κίτρινου φωτός περνάει από το χαλαζία στο διαμάντι, η γωνία

πρόσπτωσης είναι μικρότερη από τη γωνία ανάκλασης.

γ. το κίτρινο φως έχει μεγαλύτερη ταχύτητα στο διαμάντι παρά στο χαλαζία.

δ. το κίτρινο φως έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος στο διαμάντι παρά στο χαλαζία.

11. Τα βασικά χρώματα του ορατού φάσματος είναι κατά σειρά αυξανομένου μήκους

κύματος:

α. Ιώδες, Κυανό, Πράσινο, Κίτρινο, Πορτοκαλί, Ερυθρό.

β. Ιώδες, Κυανό, Πράσινο, , Πορτοκαλί, Κίτρινο, Ερυθρό.

γ. Ιώδες, Κυανό, Πράσινο, Ερυθρό, Κίτρινο, Πορτοκαλί.

δ. Πράσινο, Κίτρινο, Ιώδες, Κυανό, Πορτοκαλί, Ερυθρό.

12. Η υπεριώδης ακτινοβολία:

α. είναι ορατή με γυμνό μάτι.

β. δεν προκαλεί αμαύρωση των φωτογραφικών πλακών.

γ. συμμετέχει στη μετατροπή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας σε όζον.


7

δ. δεν προκαλεί φθορισμό σε διάφορα σώματα.

13. Το ερυθρό φως έχει μικρότερη συχνότητα από το ιώδες. Συνεπώς

α. το ερυθρό φως έχει μεγαλύτερη ταχύτητα στο κενό από ότι το ιώδες.

β. η ενέργεια την φωτονίων του ερυθρού φωτός είναι μικρότερη από αυτήν

των φωτονίων του ιώδους.

γ. όταν ακτίνα ερυθρού φωτός περνάει από τον αέρα στο γυαλί, διαθλάται ε-

ντονότερα από το ιώδες.

δ. όταν το ερυθρό φως περνάει από τον αέρα στο γυαλί, η ταχύτητά του αυ-

ξάνεται.


8

Ερωτήσεις του τύπου Σωστό /Λάθος

Οδηγία: Για να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις αρκεί να γράψετε στο φύλλο απα-

ντήσεων τον αριθμό της ερώτησης και δεξιά από αυτόν το γράμμα Σ αν την κρί-

νετε σωστή ή το γράμμα Λ αν την κρίνετε λανθασμένη.

1. Η θεωρία των κβάντα κατέρριψε την παλαιότερή της ηλεκτρομαγνητική θεωρία

του Maxwell.

2. Σύμφωνα με τη θεωρία του Maxwell, το φως είναι εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό

κύμα.

3. Οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες μπορούν να διαδοθούν και στο κενό.

4. Ηλεκτρομαγνητικό κύμα παράγεται όταν ηλεκτρικό φορτίο κινείται ευθύγραμμα

και ομαλά.

5. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό εξαρτάται από τη συχνότητά του.

6. Η ενέργεια των φωτονίων εξαρτάται από τη συχνότητά τους.

7. Όταν το φως περνά από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο μέσο, η ταχύτη-

τά του μικραίνει.

8. Όταν μονοχρωματικό φως περνά από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο

μέσο, η συχνότητά του παραμένει σταθερή.


9

9. Όταν μονοχρωματικό φως περνά από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο

μέσο, το μήκος κύματός του μικραίνει.

10. Όταν ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει σε λεία επιφάνεια, η γωνία

πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

11. Το διαμάντι είναι οπτικά πυκνότερο μέσο από το χαλαζία. Συνεπώς, ο δείκτης

διάθλασης του χαλαζία είναι μεγαλύτερος από αυτόν του διαμαντιού.

12. Το μέσο Ι του διπλανού σχήματος είναι οπτικά

πυκνότερο από το μέσο ΙΙ.

13. Όταν ένα υλικό παρουσιάζει διασκεδασμό, ο δείκτης διάθλασής του έχει διαφο-

ρετική τιμή για κάθε χρώμα.

14. Όταν ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια δυο

οπτικών μέσων, η γωνία πρόσπτωσης είναι πάντα μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλα-

σης.

15. Στα υλικά που παρουσιάζεται διασκεδασμός, ο δείκτης διάθλασης είναι συνάρτη-

ση της συχνότητας της ακτινοβολίας.

16. Το φως διαδίδεται με μεγαλύτερη ταχύτητα στο γυαλί από ότι στο κενό.

17. Όταν μονοχρωματικό φως περνάει από τον αέρα στο γυαλί, η συχνότητά του δεν

αλλάζει.

18. Τα πρίσματα αναλύουν το λευκό φως και όχι το μονοχρωματικό.

I

II


10

19. Κατά τη διέλευση λευκού φωτός από πρίσμα, εκτρέπονται περισσότερο οι ακτι-

νοβολίες που έχουν μικρό μήκος κύματος.

20. Αν το γυαλί δεν παρουσίαζε διασκεδασμό, δεν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί

για την ανάλυση του λευκού φωτός στο φάσμα του.

21. Το λευκό φως είναι μονοχρωματικό.

22. Το ερυθρό φως εκτρέπεται εντονότερα από το κυανό, όταν περνάει από τον αέ-

ρα στο γυαλί.

23. Όταν μονοχρωματικό φως προσπέσει σε γυάλινο πρίσμα, αναλύεται σε διάφορα

χρώματα.

24. Η τιμή της ταχύτητας του φωτός μειώνεται όταν αυξάνει το μήκος κύματος.

25. Ο δείκτης διάθλασης ενός μέσου έχει την ίδια τιμή για όλα τα χρώματα που δια-

δίδονται στο οπτικό μέσο.

26. Ο δείκτης διάθλασης το λαδιού είναι 0.707.

27. Οι υπεριώδεις ακτίνες έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος από τις ιώδεις.

28. Οι υπεριώδεις ακτίνες διαθλώνται εντονότερα από τις ιώδεις, όταν περνάνε από

τον αέρα στο γυαλί.

29. Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι αόρατη.

30. Οι υπέρυθρες ακτίνες έχουν μεγαλύτερο μήκος κύματος από τις ερυθρές.


11

31. Όταν μια ερυθρή γυάλινη πλάκα φωτιστεί με λευκό φως, απορροφά τις ακτίνες

που βρίσκονται στην περιοχή του ερυθρού.

32. Οι υπεριώδεις ακτίνες προκαλούν φθορισμό.

33. Οι υπεριώδεις ακτίνες με πολύ μικρό μήκος κύματος προστατεύουν το δέρμα

μας από τον καρκίνο.

34. Οι φωρατές είναι όργανα που ανιχνεύουν την υπέρυθρη ακτινοβολία.

35. Οι υπέρυθρες και οι υπεριώδεις ακτίνες δεν ανήκουν στις ηλεκτρομαγνητικές.

36. Η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται, στο κενό, οι υπεριώδεις ακτίνες είναι με-

γαλύτερη από αυτή των υπέρυθρων.

37. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από δύο εγκάρσια κύματα, παράλληλα με-

ταξύ τους, ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό.

38. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές, σύμφωνα με τις σύγχρονες ε-

πιστημονικές απόψεις;

α. H ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό είναι η μέγιστη δυνατή ταχύτητά

του.

β. Το φως αποτελείται από μικρά σωματίδια (φωτόνια), τα οποία κινούνται με

την ταχύτητα του φωτός και το καθένα έχει ενέργεια Ε = hf.

γ. Σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πιο εύκολο να περιγράψουμε το φως ως ε-

γκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

δ. Η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από την ταχύτητα της φωτεινής πη-

γής.

39. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν την ανάκλαση είναι σωστές;

α. τα ανακλώμενα κύματα έχουν μικρότερη συχνότητα από τα προσπίπτοντα.


12

β. η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

γ. το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας είναι ίσο με το μήκος

κύματος της ανακλώμενης ακτινοβολίας.

δ. Η προσπίπτουσα και η ανακλώμενη ανήκουν στο ίδιο επίπεδο.

40. Μια ιώδης και μια κόκκινη ακτινοβολία προσπίπτουν με την ίδια γωνία στην ε-

πιφάνεια μιας λίμνης. Ποιες από τις προτάσεις που ακολουθούν είναι σωστές

και να δικαιολογηθούν.

α. Στον αέρα η κόκκινη ακτινοβολία κινείται πιο γρήγορα από την ιώδη.

β. Οι δυο ακτινοβολίες έχουν το ίδιο μήκος κύματος στον αέρα.

γ. Ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι ίδιος και για τις δύο ακτινοβολίες.

δ. Οι γωνίες διάθλασης και των δύο ακτινοβολιών είναι ίσες.

ε. Η ιώδης ακτινοβολία έχει μικρότερο μήκος κύματος στο νερό σε σχέση με

το μήκος κύματος της κόκκινης ακτινοβολίας στο νερό.

στ. Μέσα στο νερό την κόκκινη ακτινοβολία δεν θα την βλέπουμε κόκκινη,

αλλά διαφορετικού χρώματος.

θ. Η ιώδης ακτινοβολία θα έχει μεγαλύτερη ταχύτητα στο νερό σε σχέση

με την ταχύτητα της κόκκινης ακτινοβολίας στο νερό.


13

Ερωτήσεις συμπλήρωσης κενού

Οδηγία: Για να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις αρκεί να γράψετε στο φύλλο

απαντήσεων τον αριθμό της ερώτησης και ότι λείπει.

1. Η ταχύτητα διάδοσης ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι ίση με το γινόμενο

της συχνότητας του επί .................................

2. Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, κάθε άτομο εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη

ποσά ενέργειας που ονομάζονται κβάντα φωτός ή ........................

3. Με τον όρο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο περιγράφουμε την εκπομπή ………. Από

την επιφάνεια των μετάλλων όταν προσπίπτει πάνω τους κατάλληλη …………………..

4. Το πηλίκο της ταχύτητας διάδοσης του φωτός στο κενό προς την ταχύτητά του

μέσα σε κάποιο υλικό ονομάζεται .............................. του υλικού αυτού.

5. Το φαινόμενο της εξάρτησης της ταχύτητας ενός κύματος και του δείκτη διά-

θλασης από το μήκος κύματος ονομάζεται ........................

6. Η γωνία εκτροπής φ ενός χρώματος όταν διέρχεται από ένα πρίσμα δεν εξαρ-

τάται από το μήκος κύματος αλλά από το υλικό του πρίσματος.

7. Το μήκος κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι ...................... από αυτό

της ιώδους.

8. Η ιδιότητα μερικών ουσιών να ακτινοβολούν, όταν πάνω τους προσπίπτει αόρατη

ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος ονομάζεται …………………………..


14

9. Η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει ………………………… συχνότητα από αυτήν της υπεριώ-

δους ακτινοβολίας.

10. Η ιδιότητα μερικών χημικών ουσιών να ακτινοβολούν όταν πάνω τους προσπί-

πτει αόρατη ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος λέγεται ……………………..

11. Όταν οι ακτίνες εισέρχονται από οπτικά πυκνότερο σε οπτικά αραιότερο μέσο,

τότε οι διαθλώμενες ακτίνες …………………… από την κάθετο στη διαχωριστική επι-

φάνεια.


15

Ερωτήσεις ανοικτού τύπου

Να θεωρήσετε ότι η ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό ή στον αέρα είναι 3108 m/s.

1. Τι ονομάζουμε ηλεκτρομαγνητικό κύμα και πώς αυτό παράγεται; Να αναφέρετε

δύο παραδείγματα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

2. Να αναφέρετε μια διαφορά και μια ομοιότητα μεταξύ μηχανικών και ηλεκτρομα-

γνητικών κυμάτων.

3. Ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα περνάει από τον αέρα στο νερό. Θα μεταβληθεί η

συχνότητα, το μήκος κύματος και η ταχύτητα διάδοσής του; Να δικαιολογήσετε την

απάντησή σας.

4. Ποια είναι η θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής;

5. Με τι είναι ίση η ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό;

6. Πρώτοι οι αρχαίοι Έλληνες αντιλήφθηκαν και διατύπωσαν αυτό που σήμερα ονο-

μάζουμε “σωματιδιακή φύση” του φωτός. Τι πίστευαν οι αρχαίοι Έλληνες για το φως

που εκπέμπει ο Ήλιος και κάθε φωτοβολούσα πηγή;

7. Να γράψετε το νόμο της ανάκλασης του φωτός. Σε ποιες αρχές βασίστηκε ο

Newton για να τον διατυπώσει;

8. O C. Huygens, το 1670 και ο T. Young το 1803, ασχολήθηκαν με τα φαινόμενα

της περίθλασης και της συμβολής του φωτός. Τι απέδειξαν με τα πειράματά τους

για τη φύση του φωτός;

9. Ποια φύση του φωτός χρησιμοποίησε ο Max Planck για να ερμηνεύσει την ακτι-

νοβολία που εκπέμπουν τα θερμά σώματα;

10. Ποιο φαινόμενο ερμήνευσε ο Einstein χρησιμοποιώντας τη σωματιδιακή φύση

του φωτός;

11. Τι πιστεύουμε σήμερα για τη φύση του φωτός; Να αναφέρετε δύο παραδείγματα

φαινομένων όπου εκδηλώνονται οι διαφορετικές φύσεις του φωτός.

12. Να δικαιολογήσετε γιατί δεν έχει νόημα η ερώτηση: “το φως είναι κύμα ή σωμάτιο;”


16

13. Το 1873 ο Maxwell διατύπωσε τη θεωρία της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Τι είναι το φως σύμφωνα με αυτή τη θεωρία;

14. Τι είδους ενέργειες μεταφέρουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπουν οι

διάφορες πηγές;

15. Να γράψετε τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής και να αναφέρετε το φυσικό

μέγεθος που αντιπροσωπεύει κάθε σύμβολο που χρησιμοποιείτε.

16. Τι είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο;

17. Τι είδους φαινόμενα δεν μπορούσε να ερμηνεύσει η κλασική θεωρία του ηλε-

κτρομαγνητισμού;

18. Τι εννοούμε λέγοντας ότι μια ποσότητα είναι κβαντωμένη; Να αναφέρετε ένα

παράδειγμα.

19. Πώς ερμηνεύει η κβαντική θεωρία του Planck την εκπομπή και απορρόφηση

της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, από τα άτομα της ύλης;

20. Τι είναι τα κβάντα φωτός (ή φωτόνια); Με τι είναι ίση η ενέργεια κάθε φωτονί-

ου;

21. Το 1849 ο Γάλλος φυσικός H. L. Fizeau μπόρεσε να μετρήσει την ταχύτητα του

φωτός. Ποια ήταν η βασική ιδέα της μεθόδου που χρησιμοποίησε ο Fizeau; Να κά-

νετε μια απλουστευμένη παρουσίαση της πειραματικής διάταξης που χρησιμοποίησε.

22. Τι το ιδιαίτερο έχει η ταχύτητα του φωτός;

23. Τι είναι η ανάκλαση και τι είναι η διάθλαση του φωτός;

24. Μια μονοχρωματική δέσμη προσπίπτει στη λεία διαχωριστική επιφάνεια που

χωρίζει δύο διαφορετικά οπτικά μέσα. Να κάνετε σχήμα στο οποίο φαίνεται η ανά-

κλαση και η διάθλαση του φωτός.

25. Μια μονοχρωματική δέσμη προσπίπτει στη λεία διαχωριστική επιφάνεια που

χωρίζει δύο διαφορετικά οπτικά μέσα. Με ποιο τρόπο πρέπει να γίνει η πρόσπτωση

ώστε να μην έχουμε διάθλαση;

26. Να ορίσετε το δείκτη διάθλασης n ενός οπτικού μέσου και να γράψετε την αντί-

στοιχη μαθηματική σχέση. Τίνος υλικού μέσου ο δείκτης διάθλασης είναι n 1 ;

27. Γιατί ο δείκτης διάθλασης ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου είναι πάντοτε με-

γαλύτερος από τη μονάδα;


17

28. Να δείξετε ότι το μήκος κύματος μονοχρωματικής ακτίνας φωτός σε οπτικά

πυκνότερο μέσο έχει μικρότερη τιμή από αυτή σε οπτικά αραιότερο.

29. Όταν μια μονοχρωματική φωτεινή ακτινοβολία διαπερνά τη διαχωριστική επι-

φάνεια δύο διαφορετικών οπτικών μέσων, η συχνότητά της f

α. παραμένει αμετάβλητη.

β. μεταβάλλεται.

Με ποιο από τα παραπάνω συμφωνείτε; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

30. Φως προσπίπτει στη λεία επίπεδη διαχωριστική επιφάνεια δύο οπτικών υλικών.

Είναι δυνατόν να έχουμε ολική ανάκλαση του προσπίπτοντος φωτός;. Να εξηγή-

σετε υπό ποια προϋπόθεση μπορεί αυτό να πραγματοποιηθεί.

31. Πού πρέπει να διαδίδεται μια μονοχρωματική ακτινοβολία ώστε να έχει το μήκος

κύματός της τη μεγαλύτερη τιμή; Ποια είναι η μονάδα μέτρησης του μήκους κύματος;

32. Ποιο από τα φυσικά μεγέθη: μήκος κύματος, ταχύτητα και συχνότητα μιας φω-

τεινής ακτινοβολίας μεταβάλλεται όταν η ακτινοβολία

α. αλλάζει μέσο διάδοσης;

β. εξακολουθεί να διαδίδεται στο ίδιο μέσο;

33. α. Το αγόρι στο παρακάτω σχήμα βλέπει τα μάτια του

κοριτσιού μέσα από την οπή στο διάφραγμα. Εκείνη βλέπει

τα μάτια του;

β. Η απάντησή σας εξαρτάται από τη θέση του αγοριού

μέσα στο νερό;

34. Μια μονοχρωματική φωτεινή δέσμη περνά από τον αέρα στο διθειάνθρακα. Αν η

ίδια φωτεινή δέσμη περνά από τον αέρα στο νερό σχηματίζοντας την ίδια γωνία

πρόσπτωσης, τότε η γωνία διάθλασης στο νερό είναι μικρότερη από την αντίστοι-

χη γωνία στο διθειάνθρακα. Με βάση τα παραπάνω στοιχεία να συγκρίνετε την

ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο νερό και στο διθειάνθρακα.


18

35. Δύο μονοχρωματικές ακτινοβολίες Α και Β με συχνότητες αντίστοιχα fA και fB

τέτοιες ώστε fB=2fA, διαδίδονται στο κενό. Αν λΑ , λΒ τα αντίστοιχα μήκη κύματος

των δύο ακτινοβολιών ισχύει:

α. λΒ=2λΑ

β. λΒ=λΑ/2. Να

αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

36. Δύο παράλληλες ακτίνες μονοχρωματικού

φωτός (Α) και (Β) προσπίπτουν σε πρίσμα

και εκτρέπονται, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ποια ακτίνα φωτός έχει το μεγαλύτερο μή-

κος κύματος;

α. Η ακτίνα Α β. Η ακτίνα Β

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας .

[ Εξετάσεις 2003 ]

37. «Το πετρέλαιο έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης από το νερό». Ποια πληροφο-

ρία δίνει η πρόταση αυτή σχετικά:

α. με τις ταχύτητες του φωτός στο πετρέλαιο και στο νερό;

β. με την πορεία μιας φωτεινής ακτίνας που περνά από το πετρέλαιο στο νερό;

38. α. Μεταβάλλεται ή όχι η ενέργεια ενός φωτονίου κατά τη μετάβασή του από ένα

οπτικό μέσα σε ένα άλλο;

β. Είναι δυνατό να μεταβληθεί το μήκος κύματος μιας ακτινοβολίας από 600 nm

σε 400 nm κατά τη μετάβασή της από κάποιο μέσο στο κενό;

39. α. Αν το φως είχε την ίδια ταχύτητα διάδοσης σε όλα τα οπτικά μέσα, θα πά-

θαινε διάθλαση περνώντας από το ένα μέσο στο άλλο;

β. Μία μονοχρωματική ακτίνα φωτός μπαίνει σε ένα οπτικό μέσο. Ο δείκτης


19

διάθλασης του μέσου αυτού μεγαλώνει όσο μεγαλώνει η γωνία πρόσπτωσης;

γ. Γνωρίζετε υλικό με δείκτη διάθλασης n=3/4 ;

40. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει συχνότητα f=5.1014Hz και διαδίδεται με τα-

χύτητα c=3.108m/s. H ακτινοβολία αυτή είναι ορατή;

41. Ένας μαθητής υποστηρίζει ότι αν η ταχύτητα του φωτός, που εισέρχεται από

οπτικά πυκνό σε οπτικά αραιότερο μέσο, αυξάνεται κατά 20%, τότε το μήκος

κύματος του φωτός αυξάνεται κατά 20%. Είναι σωστός ή λανθασμένος ο ισχυρι-

σμός αυτός;

42. Τι ονομάζεται διασκεδασμός;

43. Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι μεγαλύτερος για το κυανό ή το ερυθρό

χρώμα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

44. α. Δείξτε με σχήμα την εκτροπή που υφίσταται μια μονοχρωματική φωτεινή α-

κτίνα, όταν πέφτει πάνω σε ένα πρίσμα. Ποια γωνία ονομάζεται γωνία εκτροπής;

Εξαρτάται η γωνία εκτροπής από το μήκος κύματος της φωτεινής ακτίνας;

β. Θα μπορούσε το παραπάνω πρίσμα να βυθιστεί σε ένα υγρό και η ακτίνα να

μη πάθει καμία εκτροπή; Σχολιάστε.

45. Δύο μονοχρωματικές φωτεινές ακτίνες (μια κόκκινη και μια πράσινη) κινούνται

στην ίδια ευθεία και πέφτουν υπό την ίδια γωνία στο ίδιο σημείο ενός πρίσματος.

Οι ακτίνες θα βγουν από το ίδιο σημείο του πρίσματος; Να δικαιολογήσετε την

απάντησή σας.

46. Δύο μονοχρωματικές φωτεινές δέσμες διαδίδονται στην ίδια ευθεία. Να αναφέ-

ρετε έναν τρόπο διαχωρισμού τους.


20

47. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ λευκού και μονοχρωματικού φωτός;

48. Να εξηγήσετε τον τρόπο σχηματισμού του ουράνιου τόξου.

49. Υπό ποιες προϋποθέσεις εμφανίζεται το ουράνιο τόξο;

50. Το φάσμα του λευκού φωτός

α. περιορίζεται μόνο στα όρια των χρωμάτων που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο

μάτι.

β. εκτείνεται πέρα από τα όρια των ορατών ακτινοβολιών.

Με ποιο από τα παραπάνω συμφωνείτε; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

51. Τι είναι η υπεριώδης ακτινοβολία; Πώς μπορούμε να αποδείξουμε την ύπαρξή

της με τη χρήση της φωτογραφικής πλάκας;

52. Να αναφέρετε τις ιδιότητες της υπεριώδους ακτινοβολίας.

53. Τι είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία; Πώς μπορούμε να αποδείξουμε την ύπαρξή

της με τη βοήθεια ενός θερμόμετρου;

54. Τι είναι οι φωρατές; Ποια είναι η αρχή λειτουργία τους;

55. Να αναφέρετε τρεις ιδιότητες των υπέρυθρων ακτινοβολιών.

56. Οι υπέρυθρες ακτίνες απορροφώνται εκλεκτικά από την ύλη. Τι εννοούμε με την

έκφραση αυτή; Να αναφέρετε δύο χρήσεις των υπέρυθρων ακτίνων.


21

ΑΣΚΗΣΕΙΣ

( Στις παρακάτω ασκήσεις θεωρούνται γνωστές οι σταθερές c=3.108m/s και

h=6.63.10-34J.s )

1. α. Η ακτίνα της Γης είναι 6370 km. Αν το φως μπορούσε να κινηθεί κυκλικά, να

υπολογίσετε πόσες φορές θα μπορούσε να κάνει το γύρο της Γης μέσα σε ένα

δευτερόλεπτο.

β. Στο πείραμα που πραγματοποίησε ο Fizeau, η απόσταση του κατόπτρου από

τον οδοντωτό τροχό ήταν περίπου 8630 m. Αν η συχνότητα περιστροφής του

τροχού ήταν 24,95 Hz και η ταχύτητα του φωτός που υπολόγισε ο Fizeau ήταν 3,1

108 m/s να βρείτε τον αριθμό των δοντιών του τροχού.

[Απ. (α) 7,5 φορές, (β) 720]

2. α. Ποια ακτινοβολία ονομάζεται μονοχρωματική;

β. Να βρείτε τη συχνότητα και την περίοδο μονοχρωματικής ακτινοβολίας που το

μήκος κύματός της στον αέρα είναι 600 nm.

[Απ. 51014 Hz, 210-15 s]

3. α. Ποιος είναι ο λόγος της ενέργειας ενός φωτονίου με μήκος κύματος λ1 = 450 nm

(μπλε φως), προς την ενέργεια ενός φωτονίου με μήκος κύματος λ2 = 630 nm

(κόκκινο φως);

β. Το πιο αδύνατο φως που μπορεί να αισθανθεί το ανθρώπινο μάτι είναι περίπου

100 φωτόνια / δευτερόλεπτο. Πόση ολική ενέργεια ανά λεπτό μπαίνει στο μάτι,

για αυτόν το ρυθμό ροής φωτονίων, αν το φως έχει μήκος κύματος 600 nm;

[Απ. (α) 1,4/1, (β) 19810-17 J]


22

4. Μονοχρωματική ακτινοβολία μήκους κύματος λ0 περνάει από τον αέρα σε διαφα-

νές υλικό, μέσα στο οποίο το μήκος κύματός της μειώνεται κατά το 1/3 της αρχι-

κής του τιμής. Να βρείτε

α. το δείκτη διάθλασης του διαφανούς υλικού.

β. την ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο διαφανές υλικό.

γ. το λόγο της περιόδου της ακτινοβολίας στο διαφανές υλικό προς την περίοδό

της στον αέρα.

[Απ. (α) 1,5, (β) 2108 m/s, (γ) 1]

5. Ένας σταθμός FM εκπέμπει με μήκος κύματος 3 m. Να υπολογίσετε:

α. την ενέργεια ενός φωτονίου της ακτινοβολίας αυτής.

β. τον αριθμό των φωτονίων που εκπέμπονται ανά δευτερόλεπτο, αν η ισχύς

που ακτινοβολείται είναι 6,6 kW.

[Απ. (α) 6,610-26 J, (β) 1029]

6. α. Μια μονοχρωματική ακτινοβολία έχει μήκος κύματος 630 nm (στο κενό). Ποιο

είναι το μήκος κύματός της όταν διαδίδεται μέσα σε γυαλί που έχει δείκτη διά-

θλασης n = 1,5;

β. Οι δείκτες διάθλασης της στεφανυάλου και της πυριτυάλου, για κάποια συχνό-

τητα φωτεινής ακτινοβολίας, είναι 3/2 και 5/3, αντίστοιχα. Πόσο μειώνεται η

ταχύτητα μιας φωτεινής ακτινοβολίας αυτής της συχνότητας όταν διέρχεται από

τη στεφανύαλο στην πυριτύαλο;

[Απ. (α) 420 nm, (β) 2107 m/s]

7. Το μήκος κύματος, στο κενό, μιας μονοχρωματικής δέσμης φωτός είναι 500 nm.

Να βρείτε τη συχνότητά της. Αν η ίδια ακτινοβολία διαδοθεί μέσα σε διαφανές

υλικό με δείκτη διάθλασης n = 1,25, να βρείτε το μήκος κύματός της και την τα-

χύτητα διάδοσής της στο διαφανές υλικό.

[Απ. 61014 Hz, 400 nm, 2,4108 m/s]


23

8. α. Από τι εξαρτάται η ταχύτητα του φωτός στο κενό;

β. Μια μονοχρωματική ακτινοβολία διαδίδεται σε δύο διαφορετικά είδη γυαλιού,

που έχουν δείκτη διάθλασης n1 = 1,4 και n2 = 1,6. Να βρείτε το λόγο των ταχυτή-

των διάδοσης της ακτινοβολίας στα παραπάνω είδη γυαλιού.

[Απ. 8/7]

9. Mονοχρωματική ακτινοβολία έχει μήκος κύματος στον αέρα λ0 = 600 nm. Να

βρείτε πόσα μήκη κύματος αυτής της ακτινοβολίας περιλαμβάνονται σε

α. 1,5 cm αέρα.

β. 2 cm γυαλιού με δείκτη διάθλασης n = 1,5.

[Απ. (α) 2,5104, (β) 5104]

10. Μονοχρωματική ακτίνα φωτός με μήκος κύματος στο κενό 600nm διαδίδεται σε

δύο διαφορετικά οπτικά μέσα Α και Β. Στο μέσο Α το φως αυτό διανύει απόσταση

2m σε χρόνο 10-8 s, ενώ ο δείκτης διάθλασης του μέσου είναι n1= 1,5. Aν στο μέ-

σο Β το φως διανύει απόσταση 1,5m στον ίδιο χρόνο να βρείτε:

α. Το δείκτη διάθλασης του μέσου Β.

β. Το μήκος κύματος του φωτός σε κάθε μέσο.

γ. Την ενέργεια ενός φωτονίου σε κάθε μέσο.

Δίνεται η σταθερά του Planck: h = 6,63 . 10-34 J . s

11. Δύο υποθετικά υλικά (Α) και (Β) έχουν δείκτες διάθλασης 1.6 και 1.5 αντίστοι-

χα. Μία μονοχρωματική ακτινοβολία με μήκος κύματος στο κενό 400 nm περνάει

διαδοχικά από το μέσο (Α) στο μέσο (Β). Να βρείτε την επί τοις εκατό μεταβολή:

α. της ταχύτητας διάδοσης.

β. του μήκους κύματος.

γ. της ενέργειας ενός φωτονίου.

12. Στρώμα νερού πάχους d1=2cm βρίσκεται πάνω σε μία γυάλινη πλάκα πάχους

d2=8cm. Μία μονοχρωματική ακτίνα φωτός διαπερνά κάθετα το στρώμα του νε-


24

ρού και την πλάκα σε χρόνους t1 και t2 αντίστοιχα. Οι δείκτες διάθλασης είναι

για το νερό n1=4/3 και για το γυαλί n2=8/5. Nα υπολογίσετε:

α. Το λόγο της περιόδου της ακτινοβολίας στο νερό προς την περίοδο της ακτι-

νοβολίας στο γυαλί.

β. Το λόγο t1/t2

[ 1:1, 5/24 ]

13. Mία δέσμη μονοχρωματικής ακτινοβολίας διαδίδεται στον αέρα με ταχύτητα

C0=3.108m/s. Κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης της δέσμης τοποθετείται γυάλινη

επίπεδη πλάκα πάχους d=30cm. Αν ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι n=1,5

να βρείτε τη χρονική καθυστέρηση που προκαλείται στη διάδοση της δέσμης από

την παρεμβολή της γυάλινης πλάκας.

[ 0.5ns ]

14. Μονοχρωματική ακτίνα φωτός με συχνότητα f=5.1014Hz διαδίδεται στο κενό με

ταχύτητα co=3.108m/s. Στην πορεία της ακτίνας παρεμβάλεται κάθετα διαφανές

υλικό πάχους d=8cm μέσα στο οποίο η ταχύτητα διάδοσης του φωτός είναι

c=2.108m/s.

α. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος του μονοχρωματικού φωτός στο κενό.

β. Να υπολογίσετε το δείκτη διάθλασης n του διαφανούς υλικού.

γ. Αν λ το μήκος κύματος του μονοχρωματικού φωτός στο διαφανές υλικό, με

πόσα τέτοια μήκη κύματος είναι ίσο το πάχος d του διαφανούς υλικού;


15. Το νερό μιας πισίνας φωτίζεται με κόκκινο φως μήκους κύματος στο κενό

700nm. Αν ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι n=1.35, να βρείτε το μήκος κύ-

ματος αυτού του φωτός στο νερό. Αν κάνετε μια βουτιά στην πισίνα και ανοίξετε

τα μάτια σας, τι χρώμα θα δείτε;

[520nm, κόκκινο]

16. Στρώμα λαδιού, πάχους 10cm βρίσκεται πάνω από ένα στρώμα νερού πάχους

12cm. Μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός διαπερνά κάθετα τα δύο στρώματα σε


25

ίσους χρόνους. Αν ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι 4/3, να βρείτε το δείκτη

διάθλασης του λαδιού.

[ 1.6 ]

17. Φως λυχνίας νατρίου του οποίου το μήκος κύματος στο κενό είναι 589nm, διέρ-

χεται μέσα από ένα δοχείο, μήκους l=20m, που είναι γεμάτο με γλυκερίνη, σε

χρόνο t1. Αν το φως αυτό χρειάζεται χρόνο t2 για να διασχίσει το ίδιο δοχείο ό-

ταν είναι γεμάτο με διθειάνθρακα, να προσδιοριστεί η χρονική διαφορά t2-t1. Δί-

νονται οι δείκτες διάθλασης γλυκερίνης και διθειάνθρακα 1.47 και 1.63 αντίστοι-

χα.

[ 0.017μs ]

18. Στη διάταξη της μεθόδου Fizeau για τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός ο

τροχός έχει Ν=500 δόντια και η απόσταση του κατόπτρου είναι 3Κm.

α. Με ποια συχνότητα πρέπει να περιστρέφεται ο τροχός ώστε η ακτίνα που

περνά από ένα διάκενο μετά την ανάκλασή της να διέρχεται από το τρίτο διάκενο

β. Ποια είναι η συχνότητα ώστε το φως να μην φτάνει στον παρατηρητή διότι

θα συναντήσει το αμέσως επόμενο δόντι του τροχού;

19. Αν υποθέσουμε ότι το μάτι μιας κουκουβάγιας μπορεί να αισθανθεί φως μήκους

κύματος 600nm όταν προσπίπτουν σε αυτό τουλάχιστον 50 φωτόνια ανά sec. Να

υπολογίσετε την ενέργεια που μπαίνει στο μάτι της κουκουβάγιας σε 1.5min.

20. 1gr νερού για να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά 10C, χρειάζεται να του δοθεί

ενέργεια 4,2J. Ένα ποτήρι περιέχει 100gr νερού και δέχεται μονοχρωματική α-

κτινοβολία μήκους κύματος λ=663nm. Τα φωτόνια πέφτουν στο νερό με ρυθμό

1016φωτόνια/s. Αν αγνοήσουμε την απορροφητικότητα του ποτηριού και την αύ-

ξηση της θερμοκρασίας του, υπολογίστε σε πόσο χρόνο θα ανέβει η θερμοκρασία

του νερού κατά 50C.


26

21. Ακτίνα ορατής μονοχρωματικής ακτινοβολίας συχνότητας 6.1014Ηz, διέρχεται

από τον αέρα σε γυάλινη πλάκα. Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού για την παρα-

πάνω ακτινοβολία είναι 1.5.

α. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας λο στο κενό.

β. Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας μέσα στο γυαλί.

γ. Να υπολογίσετε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας λ μέσα στο γυαλί.

δ. Να βρείτε πόσο διαφέρει η ενέργεια ενός φωτονίου της ακτινοβολίας στο

κενό από την ενέργεια του φωτονίου αυτού, όταν η ακτίνα βρίσκεται μέσα στο

γυαλί.


σημειωσεις κεφ 1 γπ γ λυκ

Education

Transcript of σημειωσεις κεφ 1 γπ γ λυκ