Fizyka fal cyrklem i linijką

Podobne dokumenty
Sposób wykonania ćwiczenia. Płytka płasko-równoległa. Rys. 1. Wyznaczanie współczynnika załamania materiału płytki : A,B,C,D punkty wbicia szpilek ; s

Odgłosy z jaskini (11) Siatka odbiciowa

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

KONSTRUKCJE ZA POMOCĄ CYRKLA. Ćwiczenia Czas: 90

Ćwiczenie: "Zagadnienia optyki"

przenikalność atmosfery ziemskiej typ promieniowania długość fali [m] ciało o skali zbliżonej do długości fal częstotliwość [Hz]

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Wyznaczanie wartości współczynnika załamania

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ SZPILEK I ZA POMOCĄ MIKROSKOPU

Optyka. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat. Optyka geometryczna. Uniwersytet Rzeszowski, 13 grudnia 2017

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ poziom podstawowy MATEMATYKA LUTY Instrukcja dla zdającego. Czas pracy: 170 minut

1. Oblicz miarę kąta wpisanego i środkowego opartych na tym samym łuku równym 1/10 długości okręgu. 2. Wyznacz kąty x i y. Odpowiedź uzasadnij.

Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu i pryzmatu

UZUPEŁNIA ZDAJĄCY miejsce na naklejkę

UZUPEŁNIA ZDAJĄCY miejsce na naklejkę

Matematyka rozszerzona matura 2017

Wstęp do astrofizyki I

Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

ODLEGŁOŚĆ NA PŁASZCZYŹNIE - SPRAWDZIAN

Wstęp do astrofizyki I

Próbny egzamin maturalny z matematyki Poziom rozszerzony

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 51: Współczynnik załamania światła dla ciał stałych

KLASA I LO Poziom podstawowy (styczeń) Treści nauczania wymagania szczegółowe:

PODSTAWOWE KONSTRUKCJE GEOMETRYCZNE

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY 5 MAJA Godzina rozpoczęcia: 9:00. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50

PROSTE, KĄTY, PROSTOKĄTY, KOŁA

Planimetria VII. Wymagania egzaminacyjne:

Geometria wykreślna. 5. Obroty i kłady. Rozwinięcie wielościanu. dr inż. arch. Anna Wancław. Politechnika Gdańska, Wydział Architektury

Przykładowe rozwiązania zadań. Próbnej Matury 2014 z matematyki na poziomie rozszerzonym

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

UZUPEŁNIA ZDAJĄCY miejsce na naklejkę

( ) Arkusz I Zadanie 1. Wartość bezwzględna Rozwiąż równanie. Naszkicujmy wykresy funkcji f ( x) = x + 3 oraz g ( x) 2x

6.4. Dyfrakcja fal mechanicznych.

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Gdzie widać rybę? Marcin Braun Autor podręczników szkolnych

EGZAMIN MATURALNY 2013 FIZYKA I ASTRONOMIA

Zadania przygotowawcze do konkursu o tytuł NAJLEPSZEGO MATEMATYKA KLAS PIERWSZYCH I DRUGICH POWIATU BOCHEŃSKIEGO rok szk. 2017/2018.

V Konkurs Matematyczny Politechniki Białostockiej

Wykład XIV. wiatła. Younga. Younga. Doświadczenie. Younga

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Odległośc w układzie współrzędnych. Środek odcinka.

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Definicja obrotu: Definicja elementów obrotu:

Grafika inżynierska geometria wykreślna. 5a. Obroty i kłady. Rozwinięcie wielościanu.

Dział I FUNKCJE TRYGONOMETRYCZNE

Cel ćwiczenia. Zagadnienia do opracowania. Zalecana literatura

Matematyka. dla. Egzamin. Czas pracy będzie

PRÓBNA MATURA ZADANIA PRZYKŁADOWE

Wykład XI. Optyka geometryczna

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ 2019

Odcinki, proste, kąty, okręgi i skala

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM MATEMATYKA

EGZAMIN MATURALNY OD ROKU SZKOLNEGO

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

PRZYKŁADOWE ZADANIA Z MATEMATYKI NA POZIOMIE PODSTAWOWYM

Podstawy fizyki wykład 8

W(x) = Stopień wielomianu jest równy: A. B. C. D. A. B. C. D.

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY 4 CZERWCA Godzina rozpoczęcia: 9:00. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50

ZADANIA PRZED EGZAMINEM KLASA I LICEUM

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ 2017 poziom podstawowy

METODY KONSTRUKCJI ZA POMOCĄ CYRKLA. WYKŁAD 1 Czas: 45

Wyznaczanie współczynnika załamania światła

X Olimpiada Matematyczna Gimnazjalistów

NOWA FORMUŁA EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY MMA 2019 UZUPEŁNIA ZDAJĄCY. miejsce na naklejkę UZUPEŁNIA ZESPÓŁ NADZORUJĄCY

Wielokąty na płaszczyźnie obliczenia z zastosowaniem trygonometrii. Trójkąty. Trójkąt dowolny. Wielokąty trygonometria 1.

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

na postać kanoniczną, podaj współrzędne wierzchołka paraboli i określ czy jej ramiona są skierowane w górę czy w dół.

TRÓJKĄTY CIĘCIW. Natalia Ślusarz V Liceum Ogólnokształcące im. Augusta Witkowskiego w Krakowie

NOWA FORMUŁA EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY MMA 2019 UZUPEŁNIA ZDAJĄCY. miejsce na naklejkę UZUPEŁNIA ZESPÓŁ NADZORUJĄCY

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

STEREOMETRIA CZYLI GEOMETRIA W 3 WYMIARACH

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą spektrometru siatkowego

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI LISTOPAD 2010 POZIOM PODSTAWOWY. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50 WPISUJE ZDAJĄCY

Dyfrakcja światła na otworze kołowym, czyli po co fizykowi całkowanie numeryczne?

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM MATEMATYKA

Planimetria Uczeń: a) stosuje zależności między kątem środkowym i kątem wpisanym, b) korzysta z własności stycznej do okręgu i własności okręgów

Optyka. Wykład VII Krzysztof Golec-Biernat. Prawa odbicia i załamania. Uniwersytet Rzeszowski, 22 listopada 2017

XLIII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

Geometria wykreślna. 2. Elementy wspólne. Cień jako rzut środkowy i równoległy. dr inż. arch. Anna Wancław. Politechnika Gdańska, Wydział Architektury

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ klasa 2b

EGZAMIN MATURALNY OD ROKU SZKOLNEGO

Tożsamości cyklometryczne. Zadania z zastosowaniem funkcji cyklometrycznych. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

TARCZA KOLBEGO V 7-22

Pomiar prędkości światła

Problemy optyki geometrycznej. Zadania problemowe z optyki

7. PLANIMETRIA.GEOMETRIA ANALITYCZNA

UZUPEŁNIA ZDAJĄCY miejsce na naklejkę

Równania prostych i krzywych; współrzędne punktu

Transkrypt:

FOTON 124, Wiosna 2014 23 Fizyka fal cyrklem i linijką Jerzy Ginter Wydział Fizyki UW Istotnym elementem nauki geometrii na poziomie elementarnym były zadania konstrukcyjne, w których problem rozwiązywało się za pomocą cyrkla i linijki. Podobne podejście można zastosować do fizyki fal. W tym przypadku przydać się może jeszcze kątomierz. Istotne jest przy tym, że nie musimy do rozwiązywania zadań znać funkcji trygonometrycznych. Nie jest jasne, komu takie podejście mogłoby się teraz przydać. Fizyka fal w obecnej podstawie programowej gimnazjum pozostała w formie szczątkowej. W podstawie programowej liceum trygonometria występuje zarówno w zakresie podstawowym, jak i rozszerzonym. Może jednak wspomniana możliwość kogoś zainteresuje ze względu na podejście rozwijające myślenie przestrzenne? Interferencja fal z wielu źródeł Podręcznikowy rysunek 1 przedstawia interferencję fal z dwóch źródeł drgających w zgodnych fazach, w sytuacji, kiedy obserwator znajduje się w dużej odległości od źródeł. Stanowi to podstawę rozumowań w zadaniach konstrukcyjnych 1 i 2. Zadanie 1 Rys. 1 Dwa źródła fal o długości = 4 cm znajdują się w odległości d = 10 cm. Jakiemu kątowi α odpowiada maksymalne wzmocnienie dla różnicy dróg równej?

24 FOTON 124, Wiosna 2014 Rys. 2 Konstrukcyjne rozwiązanie zadania przedstawia rys. 2. 1. Na papierze w kratkę rysujemy odcinek Z 1 Z 2 o długości 10 cm (rys. 2a). 2. Kreślimy łuk okręgu o promieniu 5 cm ze środkiem w środku odcinka Z 1 Z 2. 3. Kreślimy łuk okręgu o promieniu = 4 cm ze środkiem w punkcie Z 1. Okręgi przecinają się w punkcie A. 4. Łączymy linią prostą punkty A i Z 2. Kąt A Z 2 Z 1 to poszukiwany przez nas kąt α. Pomiar kąta α kątomierzem daje α 23,5. Dokładniejsza wartość to α arcsin λ 23,5782. d Zadanie 2 Przeprowadzono dyfrakcję światła wskaźnika laserowego na siatce dyfrakcyjnej 500rys/mm. Pierwsza boczna wiązka ugięta została pod katem α = 20. Ile wynosi długość fali światła? Rys. 3

FOTON 124, Wiosna 2014 25 Rysunek musimy wykonać w odpowiedniej skali. Stała siatki jest równa d = 2 µm. Niech na rysunku odpowiada jej 20 cm. 1. Rysujemy na papierze w kratkę odcinek d = 20 cm (rys. 3a). 2. Kreślimy łuk okręgu o promieniu 10 cm ze środkiem w środku odcinka Z 1 Z 2. 3. Z punktu Z 2 rysujemy odcinek prostej, tworzącej kąt 20 z kierunkiem odcinka Z 1 Z 2. 4. Odcinek Z 1 A to w naszej skali długość fali. Pomiar linijką daje 6,8cm, co oznacza, że długość fali = 0,68 µm. Dokładniejszy wynik to = d sin α = 2 µm sin 20 0,68404 µm. Załamanie światła Rysunek 4 przedstawia konstrukcję, na podstawie której wyprowadza się wzór Snelliusa dla załamania światła. Bedzie on podstawą dwóch dalszych zadań konstrukcyjnych. Rys. 4 Zadanie 3 Na powierzchnię szkła o współczynniku załamania światła n = 1,5 pada promień światła pod kątem α = 30. Ile wynosi kat załamania β? Rozwiązanie konstrukcyjne zagadnienia przedstawia rys. 5. Rys. 5

26 FOTON 124, Wiosna 2014 1. Rysujemy poziomy odcinek AB o dowolnej długości L. Może to być na przykład 12 cm (rys. 5a). 2. Kreślimy okrąg o promieniu 6 cm i o środku w środku odcinka AB. 3. Przy punkcie B rysujemy prostą pionową i prostą odchyloną od pionu o α = 30. Prosta ta przecina okrąg w punkcie C. Odcinek BC o długości 6 cm będzie odpowiadał 1. λ1 4. Długość fali. λ 6 cm 2 = 4 cm n 1,5. 5. Zakreślamy łuk o środku w punkcie A i promieniu 2 = 4 cm. Przecina on okrąg w punkcie D (rys. 5b). 6. W punkcie A rysujemy prostą pionową i prostą przechodzącą przez punkt D. Uzyskujemy w ten sposób kąt β (rys. 5c). 7. Ten sam kąt β jest kątem DBA. Mierząc kąt β kątomierzem uzyskujemy wartość β 18. Dokładniejsza wartość jest równa λ2 β arcsin arcsin 4 arcsin 0,3 17,458. L 12 Zadanie 4 Kąt padania α = 60. Kat załamania β = 30. Ile wynosi współczynnik załamania światła n? Rys. 6 Rozwiązanie konstrukcyjne zagadnienia przedstawia rysunek 6. 1. Rysujemy poziomy odcinek AB o dowolnej długości L. Tym razem może to być 10 cm (rys. 6a). 2. Kreślimy okrąg o promieniu 5 cm i o środku w środku odcinka AB.

FOTON 124, Wiosna 2014 27 3. W punkcie B rysujemy prostą pionową i prostą odchyloną od pionu o α = 60. Prosta ta przecina okrąg w punkcie C. Odcinek BC będzie pełnił rolę 1 (rys. 6c). 4. W punkcie A rysujemy prostą pionową i prostą odchyloną od pionu o β = 30. Prosta ta przecina okrąg w punkcie D. Odcinek AD będzie pełnił rolę 2. 5. Odcinek AD ma długość 1 = 5 cm. 6. Mierzymy długość odcinka CB. Uzyskujemy wartość 2 8,6 cm. λ1 8,6 cm Współczynnik załamania światła jest równy n = 1,72 λ 5 cm. Dokładniejszy wynik jest równy n sinα 3 / 2 3 1, 732. sinβ 1/ 2 W artykule przedstawiono kilka prostych zagadnień z fizyki fal, które można rozwiązać metodą konstrukcyjną z zupełnie przyzwoitą dokładnością. Czy ktoś z czytelników uważałby taki sposób rozwiązywania zadań za przydatny w praktyce szkolnej? Byłbym bardzo wdzięczny za wszelkie uwagi. Mój adres mailowy: jerzy.ginter@fuw.edu.pl. 2