16. Optyka

Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
1
W rozdziale „Odpowiedzi i wskazówki” znajdują się odpowiedzi
do wszystkich zadań, znajdziesz tam również wskazówki do
rozwiązań trudnych zadań.
Pełne rozwiązania zadań możesz uzyskać przysyłając e-mail na
adres: [email protected]
16. Optyka
16.1 Optyka falowa 3+4T
01. Prostopadle na siatkę dyfrakcyjną pada promień światła monochromatycznego. Sinus kąta
ugięcia prążka pierwszego rzędu wynosi 0,25. Oblicz kąt ugięcia prążka drugiego rzędu.
02T. Na siatkę dyfrakcyjną, która ma 500rys na 1 milimetrze, pada prostopadle równoległa
wiązka światła o długości fali 670nm. Ile wynosi maksymalny numer prążka, który jeszcze
można zaobserwować na ekranie? Ile jest wszystkich prążków na ekranie?
03. Promień światła padający na powierzchnię płytki szklanej pod kątem π/3 radianów, ulega
wskutek odbicia całkowitej polaryzacji. Oblicz współczynnik załamania szkła, którego
wykonano płytkę.
04T. Do pomiaru długości fali świetlnej zastosowano siatkę dyfrakcyjną posiadającą 100rys
na 1mm. Prążek interferencyjny pierwszego rzędu otrzymano na ekranie w odległości 12cm od
prążka środkowego. Odległość siatki dyfrakcyjnej od ekranu wynosiła 2m. Oblicz długość fali
świetlnej.
05T. Siatkę dyfrakcyjną posiadającą 100rys na 1mm oświetlono wiązką światła białego.
Odległość siatki od ekranu wynosiła 2m.Oblicz szerokość widma dyfrakcyjnego pierwszego
rzędu otrzymanego na ekranie.
06n. Na siatkę dyfrakcyjną, która ma 100 rys na jednym milimetrze pada prostopadle
równoległa wiązka światła białego ( 400nm – 700nm ). Jaki jest rząd widma dla kąta ugięcia
α = 80 ?
07nT. Oblicz kąt maksymalnej polaryzacji na granicy woda – szkło ( współczynnik załamania
wody nw = 1,33 a szkła nsz = 1,53 ).
16.2 Optyka geometryczna 9+11T
01. Ile dioptrii ma soczewka o ogniskowej 20cm?
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
2
02. Zabytkowy aparat fotograficzny posiada obiektyw o ogniskowej 58mm. Wykonano nim
zdjęcie z odległości 4 m postaci o wysokości 1,6m. Czy przy takim ustawieniu, obraz
sfotografowanej postaci zmieści się na kliszy o formacie 24mm x 36mm ?
03. Jaki jest współczynnik załamania materiału soczewki o promieniach krzywizny 20cm i
15cm, jeżeli jej ogniskowa w powietrzu wynosi 18cm ?
04T. Przed soczewką skupiającą o współczynniku załamania 2 umieszczono przedmiot o
wysokości 4 cm, uzyskano wówczas obraz rzeczywisty o wysokości 6 cm . Oblicz odległość
przedmiotu i obrazu od soczewki jeżeli jej promienie krzywizny wynoszą 10 cm i 12 cm .
05T. Przed soczewką skupiającą o promieniach krzywizny 6cm i 8 cm wykonaną z materiału
o współczynniku załamania 1,5 umieszczono przedmiot uzyskując obraz powiększony 4krotnie. Oblicz odległość przedmiotu i odległość obrazu od soczewki.
06T. Chłopiec patrząc z mostu ocenił, że głębokość rzeki wynosi 2 m. Jaka jest prawdziwa
głębokość rzeki ? Współczynnik załamania wody wynosi 1,33.
07. Jaki warunek musi spełnić kąt łamiący pryzmatu wykonanego ze szkła o współczynniku
załamania n=2, aby promień światła padając prostopadle na jego ścianę, mógł przejść przez
pryzmat, nie ulegając całkowitemu wewnętrznemu odbiciu?
08TT. Soczewka płasko-wypukła umieszczona w odległości y=0.65m od podłogi daje na
podłodze obraz punktu świetlnego umieszczonego na suficie. Szkło, z którego wykonano
soczewkę ma te właściwość, że światło padające pod kątem 450; załamuje się pod kątem300;.
Zauważono, że krzywizna soczewki dokładnie przylega do wewnętrznej ściany kulistego
zbiornika o pojemności 0,0372m3. Wyznacz wysokość pomieszczenia, w którym obserwowano
obraz.
09TT. W pewnym modelu mikroskopu zarówno odległość przedmiotu od okularu jak i
odległość obrazu utworzonego przez okular od okularu są równe 6 cm . Odległość pomiędzy
okularem i obiektywem jest równa 4.5 cm . Odległość przedmiotu od obiektywu jest taka sama
jak odległość obrazu utworzonego przez obiektyw od okularu. Oblicz współczynnik załamania
szkła, z którego wykonano obiektyw i okular, jeżeli obie te soczewki są płasko-wypukłe i
promień krzywizny soczewki okularu r = 1 cm a promień krzywizny soczewki obiektywu jest
dwa razy mniejszy.
10. W jakiej odległości od sferycznego zwierciadła wklęsłego o ogniskowej 30cm należy
umieścić przedmiot aby uzyskać obraz rzeczywisty o powiększeniu równym 2?
W jakiej odległości powstanie obraz ?
11T. Na dnie stawu ustawiono pionowo betonowy słup o długości d=2m w ten sposób, że
jego wierzchołek pokrywa się z powierzchnią wody. Znajdź długość cienia słupa na dnie stawu,
jeżeli Słońce jest na wysokości φ=300 nad horyzontem. Współczynnik załamania wody n=4/3.
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
3
12T. Pod szklaną płytą o grubości d=10cm ułożoną na podłodze umieszczono punktowe
źródło światła . Oblicz, jaki co najmniej musi być promień metalowego krążka położonego na
płycie nad źródłem, aby nie można było zobaczyć światła. Współczynnik załamania szkła
wynosi n=1,5.
13. Dwuwypukłą soczewkę o promieniach krzywizny r1 i r2 wykonano ze szkła o
współczynniku załamania n = 1,5 . Jaki będzie stosunek ogniskowej tej soczewki umieszczonej
w powietrzu do ogniskowej tej samej soczewki zanurzonej w wodzie? Współczynnik załamania
wody wynosi n w = 1,33 , a powietrza np = 1.
14T. Dalekowidz widzi wyraźnie bez okularów przedmioty z odległości l = 0,5m. Ile dioptrii
powinny mieć soczewki w jego okularach, aby mógł dobrze widzieć przedmioty z odległości
d= 0,25m?
15nT. W zwierciadle wklęsłym o promieniu krzywizny 50cm otrzymano obraz przedmiotu
który znajdował się w odległości 80cm od zwierciadła. Następnie przedmiot odsunięto od
zwierciadła o 20cm. jaka będzie odległość między obrazami otrzymanymi w pierwszym i
drugim przypadku?
16nT. Zwierciadło kuliste wklęsłe daje obraz rzeczywisty powiększony trzykrotnie. Odległość
między przedmiotem i obrazem wynosi 28cm. Znajdź ogniskową zwierciadła.
17n. Przedmiot o wysokości 2cm ustawiono prostopadle do osi optycznej soczewki, w
odległości 15cm od niej. Zdolność skupiająca soczewki wynosi 10 dioptrii. Znajdź położenie i
wysokość obrazu.
18n. Pryzmat o kącie łamiącym 600 jest wykonany ze szkła o współczynniku załamania 1,5.
Promień świetlny po przejściu przez ten pryzmat ulega najmniejszemu odchyleniu gdy pada na
jedną ze ścian pod kątem α. Oblicz sinus tego kąta.
19nT. Na ścianę szklanego pryzmatu zanurzonego w wodzie pada prostopadle
wiązka światła. Podaj warunek dla kąta α, przy którym światło nie wejdzie do
wody. Współczynnik załamania wody n1=1,33 a
szkła n2=1,5.
α
20n. Odległość dobrego widzenia wynosi 25cm. Obiektyw mikroskopu powiększa 30krotnie.Ogniskowa okularu ma wartość 2,5cm. Oblicz powiększenie mikroskopu.
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl
4
W rozdziale „Odpowiedzi i wskazówki” znajdują się odpowiedzi
do wszystkich zadań, znajdziesz tam również wskazówki do
rozwiązań trudnych zadań.
Pełne rozwiązania zadań możesz uzyskać przysyłając e-mail na
adres: [email protected]
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki
www.fizyka.mnet.pl