Odraz a lom svetla
1.Čo sa stane, keď svetlo prechádza rozhraním dvoch prostredí?
Riešenie:
Keď svetlo prechádza rozhraním dvoch prostredí z prvého prostredia, (kde sa pohybuje rýchlosťou v1) do druhého prostredia (kde sa pohybuje rýchlosťou v2) môžu nastať dva prípady:
- odraz svetla (reflexia)
- lom svetla
2.Rýchlosť červeného svetla v skle je v1 = 199 200km.s-1a fialového v2 = 196 700km.s-1. Určite index lomu pre červené a fialové svetlo. (c = 3.108m.s-1)
Riešenie:
Rozbor:
Index lomu pre červené svetlo v skle je n1 = 1,507, pre fialové je n2 = 1,525.
3.Svetlo dopadá zo vzduchu (n1 = 1) na stenu diamantu pod uhlom α = 680. Lomený lúč je kolmý na odrazený lúč. Vypočítajte“
- index lomu diamantu pre požité svetlo
- rýchlosť svetla v diamante (c = 3.108m.s-1)
Riešenie:
Rozbor:
- Index lomu diamantu je n2 = 2,475.
- Rýchlosť svetla v diamante je v = 1,212.108m.s-1.
4.Svetlo dopadajúce zo vzduchu na vodnú hladinu (n = 1,33) sa láme pod uhlom β = 300. Určite uhol dopadu α a uhol odrazu α‘.
Riešenie:
Rozbor:
Uhol dopadu je α = 41,70, uhol odrazu je α‘ = 41,70.
5.Na dne jazera je zasadený v zvislej polohe stĺp 1 meter dlhý tak, že celý je ponorený pod hladinou vody. Určite dĺžku jeho tieňa na dne jazera, ak n1(vzduch) = 1, n2 (vody) = 1,33 a ak Slnko je φ = 300 nad hladinou.
Riešenie:
Rozbor:
l = 1m, n1(vzduch) = 1, n2 (vody) = 1,33, je φ = 300, t = ? α = 900– φ = 900 – 300 = 600
Stĺp „l“ a tieň „t“ tvoria pravouhlý trojuholník. Uhol β je protiľahlý uhol odvesny „t“ v tomto trojuholníku.
Dĺžka tieňa stĺpa je 0,86m.
6.Svetelný lúč dopadá zo vzduchu na rovinné rozhranie vzduchu a skla, odráža sa pod uhlom 600 a súčasne sa láme do skla pod uhlom 300. Určite rýchlosť svetla v skle.
Riešenie:
Rozbor:
Rýchlosť svetla v skle je 1,732.108m.s–1.
7.Vlnová dĺžka žltého svetla vo vzduchu je λ0 = 590nm. Aká bude vlnová dĺžka svetla v skle ak n = 1,5. Vypočítajte tiež rýchlosť svetla v tomto prostredí.
Riešenie:
Rozbor:
Vlnová dĺžka žltého svetla v skle je λ = 163nm, rýchlosť v = 2.108m.s-1.
8.Pod akým medzným uhlom musí dopadať svetlo, aby nastal úplný odraz, ak svetlo prechádza:
- a) zo skla so vzduchu (n1 = 1,5)
- b) z vody do vzduchu (n‘1 = 1,33)
- c) zo skla do vody n2 (vzduch) = 1
Riešenie:
Roozbor:
Medzné uhly sú približne 41050‘, 48049‘ a 62027‘.
9. Určite hrúbku steny mydlovej bubliny (n = 1,33). ak dopadá na ňu biele svetlo. Interferenčné maximum prvého rádu pozorujeme v zelenej farbe (fZ = 5,7.1014Hz).
Riešenie:
Rozbor:
n = 1,33, fZ = 5,7.1014Hz, c = 3.102m.s-1, d = ? k = 1
Ide o použitie vzťahu pre interferenčné maximum prvého rádu odrazom.
Hrúbka steny mydlovej bubliny je d = 100nm.
10.Na dne potoka hlbokého 32cm leží kamienok. Chlapec sa ho chce dotknúť palicou, ktorú drží nad hladinou pod uhlom 450. V akej vzdialenosti od kamienka sa dotkne po ponorení palice dna potoka?(n1=1, n2=1,33)
Riešenie:
Rozbor:
Palica sa dotkne dna potoka vo vzdialenosti 12cm od kamienka.
11. Index ľadu je n1 = 1,31, skla n2 = 1,51, oleja n3 = 1,47. Aká je rýchlosť svetla v týchto prostrediach?
Riešenie:
- Rýchlosť svetla v ľade je v1 = 229000km.s–1,
- v skle v2 = 199000km.s–1,
- a v oleji v3 = 204000km.s–1
12. Vypočítajte index lomu látky, ak pri uhle dopadu α = 300 zo vzduchu je uhol lomu β = 150. Aký musí byť uhol dopadu α/, ak uhol lomu je β/ = 21,50 ?
Riešenie:
Index lomu látky je n = 1,93. Uhol dopadu α/ = 450.
13.Na rovinné zrkadlo dopadá svetelný lúč pod uhlom dopadu α = 200. Ako sa zmení uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom, ak lúč bude dopadať na zrkadlo pod uhlom α/ = 350
Riešenie:
Uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom sa zväčší o 300.
14.Svetelný lúč prechádza z vody (n1 = 1,33) do skla (n2 = 1,51). Rozhodnite, či ide o lom ku kolmici, alebo o lom od kolmice, ak uhol dopadu je α = 600.
Riešenie:
Ide o lom ku kolmici, lebo β < α .
15. O aký veľký uhol sa otočilo zrkadielko, ak sa na stupnici, ktorej vzdialenosť od zrkadla je l = 150cm, posunie svetelný lúč z nulovej polohy, pri ktorej dopadá kolmo na stupnicu o h = 25cm.
Riešenie:
Ak sa zrkadlo otočí o uhol α, odrazený lúč sa posunie o uhol 2.α.
Zrkadielko sa otočilo o 4,730.
16.Na zrkadlo dopadá svetelný lúč. Zrkadlo sa otočí o 10 okolo osi ležiacej v rovine zrkadla a kolmej na lúč. O aký uhol sa odkloní odrazený lúč? O koľko sa posunie svetelná stopa na tienidle, ktoré je kolmé na odrazený lúč a vzdialené 5m od zrkadla?
Riešenie:
- Odrazený lúč sa odkloní o uhol α = 20.
- Svetelná stopa na tienidle sa posunie o h = 17,5cm.
17. Aký je medzný uhol pri dopade svetla na rozhranie skla (n1 = 1,51) a vody (n2 = 1,33) ?
Riešenie:
Medzný uhol je αm = 61,70.
18.Vo vode v hĺbke h = 600mm pod hladinou je umiestený bodový zdroj svetla. Určite tvar a rozmer tej časti povrchu vody, ktorou svetlo vystupuje nad vodnú hladinu.
Riešenie:
Časť povrchu vody, ktorou svetlo vystupuje nad hladinu, je kruh s polomerom r = 684mm.
19.Lomený lúč zviera s odrazeným lúčom uhol ω = 900. Určite relatívny index lomu látky, do ktorej sa lúč lomí, ak platí sin α = 0,8.
Riešenie:
Relatívny index lomu látky je n12 = 1,33.
20. Svetelný lúč dopadá zo vzduchu (n = 1) na sklo pod uhlom α = 600. Index lomu skla pre červené svetlo je n1 = 1,735, pre fialové n2 = 1,811. Určite uhol medzi lomeným červeným a fialovým lúčom.
Riešenie:
Uhol medzi lomeným červeným a fialovým lúčom je Δβ = 1,40.