ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 

ΑΣΚΗΣΗ 1

Ακτίνα φωτός μήκους κύματος λ₀=590·10^-9 μεταβαίνει από τον αέρα σε γυαλί,που έχει δείκτη διάθλασης 1,52.
Η γωνία πρόσπτωσης της ακτίνας είναι θ_α=30^°.
Να υπολογίσετε:
α) τη συχνότητα της ακτινοβολίας στον αέρα και στο γυαλί,
β) την ταχύτητα διάδοσης στο γυαλί,
γ) Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο γυαλί,
δ) τη γωνία διάθλασης της ακτίνας.
Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι c=3x10⁸ m/s 

ΛΥΣΗ

α) Όταν το φως διαδίδεται στον αέρα η ταχύτητά του είναι σχεδόν όση και η ταχύτητά του στο κενό δηλαδή c.
Από τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής έχουμε:

c=λ₀·f                         ή         

f=c/λ₀=5·10^-14

Η συχνότητα μιας ακτινοβολίας δεν αλλάζει όταν το φως μεταβαίνει από το ένα μέσο στο άλλο.

Άρα και στο γυαλί η συχνότητα της ακτινοβολίας είναι   f=5·10¹⁴ Hz.   

β) Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι:

n=c/υ     

επομένως         

υ=c/n=1,973·10⁸ m/s

Άρα η ταχύτητα διάδοσης στο γυαλί είναι υ=1,973·10⁸ m/s.

γ) Για να βρούμε το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο γυαλί χρησιμοποιούμε πάλι τη θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής για τη διάδοσή της στο γυαλί.

υ=λ·f       

οπότε:         

λ=υ/f=395·10^-9 m

Άρα το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο γυαλί είναι λ=395·10^-9 m.

δ) Σύμφωνα με το νόμο του Snell:

n_α·ημθ_α=n_b·ημθ_b

Το αρχικό μέσο (α) είναι ο αέρας με δείκτη διάθλασης n_α=1 ενώ μέσο b είναι το γυαλί με δείκτη διάθλασης n_b=n. 

Επομένως:

ημθ_α=n·ημθ_b 

άρα:  

ημθ_b =ημ30^°/n=0,329 

θ_b=12,9^ο

Άρα η γωνία διάθλασης της ακτίνας είναι θ_b=12,9^ο.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΗ 1

Μια φωτεινή δέσμη προσπίπτει στην επάνω επιφάνεια μιας ορθογώνιας γυάλινης πλάκας με γωνία πρόσπτωσης 60°,ενώ η γωνία διάθλασης της δέσμης είναι 35°.Να σχεδιάσεις την προσπίπτουσα και τη διαθλώμενη φωτεινή ακτίνα,καθώς και την κάθετη στη διαχωριστική επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης.Να προσδιορίσεις τη γωνία πρόσπτωσης της φωτεινής δέσμης στην κάτω επιφάνεια της πλάκας.Αν η πλάκα περιβάλλεται από αέρα,να υπολογίσεις τη γωνία με την οποία εξέρχεται η φωτεινή ακτίνα από αυτή.Ποια είναι η διεύθυνση της εξερχόμενης φωτεινής δέσμης σε σχέση με τη διεύθυνση της προσπίπτουσας;

ΑΣΚΗΣΗ 2

Να προσδιορίσεις το δείκτη διάθλασης ενός υλικού αν γνωρίζεις ότι μια φωτεινή δέσμη διαθλάται με γωνία 30° όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι 45°.