Optics
1. Čo skúma fyzikálna optika?
Riešenie:
Fyzikálna optika sa zaoberá vlnovými vlastnosťami svetla. Skúma
- podstatu svetla
- vznik svetla
- šírenie svetla
- odraz a lom svetla
- interferenciu svetla odrazom a ohybom
- disperziu svetla
- polarizáciu svetla
Svetlo je elektromagnetické vlnenie s vlnovými dĺžkami vo vákuu (vzduchu) od 380nm do 760nm ( 7,8.1014Hz do 3,8.1014Hz). Fázová rýchlosť svetla vo vákuu (vzduchu) je c = 3.108m.s-1. V iných látkach platí v < c.
- Zdroj svetla: Teleso, ktoré vyžaruje elektromagnetické vlnenie o vlnových dĺžkach λ = 380nm – 760nm.
- Detektor svetla: Zariadenie na prijímanie a registráciu svetla
- Optické prostredie: Priehľadné, nepriehľadné, priesvitné, rovnorodé.
- Šírenie svetla: V rovnorodom prostredí sa svetlo šíri priamočiaro.
- Fermatov princíp: Ak prechádza svetelný lúč medzi dvoma bodmi, vždy si volí takú trajektóriu, ktorú prejde za najkratší čas.
- Princíp nezávislosti chodu lúčov: Ak sa dva svetelné lúče navzájom pretínajú, navzájom sa neovplyvňujú a postupujú prostredím nezávisle jeden od druhého.
2.
Za aký čas dôjde svetlo na našu Zem z Mesiaca a zo Slnka. Vzdialenosť Mesiac – Zem je 384.450 km a vzdialenosť Slnko – Zem je 150.000.000 km.
Riešenie:
Rozbor:
Svetlo sa z Mesiaca na Zem dostane za 1,28 sekundy, zo Slnka na Zem za 8,33 minúty.
3.
Svetlo prejde vo vákuu vzdialenosť rovnajúcu sa dĺžke rovníka za 0,1335 sekundy. Určite polomer Zeme.
Riešenie:
Rozbor:
t = 0,1335s, c = 3.108m.s-1, R = ?
Polomer Zeme je R = 6378 km.
4.
Sírius A, najjasnejšia hviezda na celej našej oblohe, je od nás vzdialená 8,69 svetelných rokov. Koľko je to metrov?
Riešenie:
Rozbor:
Jeden svetelný rok (l.y) je vzdialenosť, ktorú prejde svetlo vo vákuu za jeden rok.
1(l.y) = c.t
1(l.y) = 3.108m.s-1(60.60.24.365,25)s = 9,467.1015m
s = 8,69. 1(l.y)
s = 8,69.9,467.1015m = 82,27.1015m = 8,227.1016m
s = 8,227.1016m
Hviezda Sírius A je od nás vzdialený s = 8,227.1016m.
5.
Aký vysoký je strom, ktorý vrhá na zem tieň 36m, ak výška Slnka je α = 240. Aký dlhý tieň v to istom čase vrhá budova 44,52m vysoká?
Riešenie:
Rozbor:
α = 240, t = 36m, x = ? v = 44,52m, y = ?
Strom je vysoký 16m. Budova vrhá tieň 100m dlhý.
6. Astronómovia zistili, že za každú minútu dopadne na Zem, na 1m2 2.10-18kg svetla. Koľko kilogramov svetla dopadne na našu planétu za jeden rok? R = 6378km = 6,378.106m. 1 rok = 31557600s.
Riešenie:
Rozbor:
1 rok = 31557600s, m = 2.10-18kg.m-2.min-1
Za minútu : m = 2.10-18kg.m-2.min-1
Za sekundu : m‘ = 3,33.10-20kg.m-2s-1
Povrch Zeme: S = 4π.R2= 12,56.(6,378.106m)2 = 510,9.1012m2
Hmotnosť svetla na povrch Zeme za 1s: m‘‘ = 510,9.1012m2.3,33.10–20kg.m-2s-1
m‘‘ = 1701.10-8kgs-1
Hmotnosť svetla na povrch Zeme za rok : M = 1701.10-8kg.s-1.(60.60.24.365,25)s = 537kg
Za rok dopadne na povrch našej Zeme 537kg svetla.