Keresés

Keresendő kifejezés:

Toplista

Toplista
  • betöltés...

Segítség!

Ahhoz, hogy mások kérdéseit és válaszait megtekinthesd, nem kell beregisztrálnod, azonban saját kérdés kiírásához ez szükséges!

Fizika

58
Sajnos az osztályunk nem valami jó fizikából, így a megoldásokat, magyarázatokat az osztály nevében köszönöm!
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Fizika

Válaszok

2
A fény is rezgés, vagyis hullámmozgás. Úgy lehet elképzelni, hogy miközben a fény nagy sebességgel (fénysebességgel) halad előre, fel-le is mozog. (Valójában nem pont így történik, de nem baj). Ettől valami ilyesmi lenne a térben az alakja:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Wave-hu.png

Egy rezgés (egy periódus) az a képen, ami mondjuk elindul a képen a bal szélen, felmegy aztán lemegy a negatív oldalon, majd újra fel középre (ugyanarra a magasságra, ahonnan elindult). Ez tehát egy `bb"periódus"`. Azért nevezzük annak,. mert ezek után ez ismétlődik újra és újra (periódikusan).

Persze nem kell feltétlenül a nulláról indulnia a periódusnak. Lehet úgy is tekinteni, hogy ott indul a periódus, amikor a legmagasabban van a hullám, aztán ott ér véget, amikor megint feljut ugyanolyan magasra. (Ezt jelzi az ábrán az a szakasz, amit a λ lambdával jelölt nyíl fog át.) Ez is egy periódus, ugyanez ismétlődik újra és újra.

Az `bb"1 Hz frekvencia"` azt jelenti, hogy másodpercenként pontosan egy periódus lesz. Ha 3,75·10¹⁴ Hz a frekvencia, akkor minden másodpercben ilyen baromi sok rezgés történik, ennyi periódus zajlik le (375 milliószor millió, vagy máshogy mondva 375 billió, de olyat nem nagyon szoktunk mondani).

A szemünk illetve agyunk olyan fura szerzemény, hogy a különböző frekvenciájú fényeket más-más színűnek látja. A vörös nagyjából 4·10¹⁴ Hz, a narancssárga nagyjából 5·10¹⁴ Hz, a zöl 6·10¹⁴, a kék meg 7·10¹⁴. A legkisebb frekvencia, amit látunk, az pont ez a 3,75·10¹⁴ Hz-es vörös fény, a legnagyobb meg 7,5·10¹⁴ Hz-es ibolya. Vannak persze más frekvenciák is, de azt mi nem látjuk. Kígyók érzékelik az infravöröst is, rovarok pedig az ultraibolyát.

A `Hz` mértékegység egyébként máshogy írva `1/s`, hisz azt jelenti, hogy másodpercenként mennyi rezgés történik.

`bb"A kérdések:"` (közben még tovább magyarázom az egyes fogalmakat)

`bb"a)"` mennyi a priódus?
Ezt így nem szoktuk mondani, gondolom az a kérdés, hogy mennyi a `bb"periódusidő"`. Vagyis mennyi idő telik el egy periódus alatt.
Egy másodperc alatt 3,75·10¹⁴ periódus van, vagyis egy periódus hossza az éppen annyi másodperc, ami ennek a számnak a reciproka. Ez így írjuk fel képletben:

`T=1/f`

ahol `T`-vel jelöljük a periódusidőt.
`T=1/("3,75"·10^14\ Hz)=1/("0,375"·10^15\ 1/s)="2,666"·10^(-15)\ s`

`bb"b)"` mennyi a hullámhossz? (levegőben)
A `bb"hullámhossz"` az a távolság, amennyit egy periódus alatt odébbmegy a hullám. Ezt jelöle a `λ` a képen.
Tudjuk, hogy a fény sebessége c=300 000 km/s légüres térben, és gyakorlatilag ugyanennyi levegőben is.
`c=3·10^5\ (km)/s=3·10^8\ m/s`
Vagyis ilyen gyorsan megy előre a fény.
Már az előbb kiszámoltuk, hogy mennyi ideig tart egy periódus (`T`), ezért ha a sebesség `c`, akkor a megtett távolság ennyi:

`λ=c·T`

(Ez az `s=v·t` képlet valójában, csak a távolságot λ-val, a sebességet c-vel, az időt nagy T-vel jelöltük.)

Kifejezhetjük a hullámhosszat a frekvenciával is, hisz `T=1/f`:

`λ=c/f`

Szóval a vörös fény hullámhossza:
`λ=(3·10^8 m/s)/("3,75"·10^14\ Hz)=(3·10^8 m/s)/("0,375"·10^15\ 1/s)=3/"0,375"·10^(8-15)\ m=8·10^(-7)\ m`

Kicsit máshogy szokás írni: `8·10^(-7)\ m=800·10^(-9)\ m=800\ nm`
ahol `nm` a nanométer jele.

`bb"c)"` vízben mi van?
Különböző közegekben más és más a fény sebessége. Légüres térben a leggyorsabb, vízben lassabb. Szóval lassabban megy előre a hullám, de attól még ugyanolyan gyorsan rezeg fel és le! Szóval a `bb"frekvenciája változatlan"`, amit mi úgy érzékelünk, hogy a színe nem változik attól, hogy vízben vagy levegőben megy.

A sebessége viszont kevesebb. Az `n_"víz"=4/3` `bb"törésmutató"` pont azt jelenti, hogy hogyan változik a sebessége vízben:

`c_"víz"=c_"vákum"/n_"víz"`

Maga a név, mármint hogy "törés" van a névben, nem túl szerencsés ehhez a definícióhoz, de hát így hívják. Egyébként azért törésmutató, mert azzal, hogy kisebb a sebessége a vízben, a vízbe lépve "megtörik" a fénysugár. Egyébként csak akkor törik meg, ha ferdén lépett be a vízbe, de ebbe most nem megyek bele, mert nem szükséges tudni a feladathoz.

Szóval a vízbeli sebessége a fenti képlettel megy, ezt már nem számolom ki...
1

Ja, most látom, hogy a második kép nem egy új feladat, hanem az előző folytatása.

`bb"d)"`
Szóval az előbb már írtam, hogy a frekvencia (a szín) nem változik attól, hogy milyen közegben megy a fény, de a sebesség igen. Ettől viszont a hullámhossz is más lesz, mert ugyanannyi idő alatt (a periódusidő alatt) kevesebb utat tesz meg a fény.
Tehát a vízben való hullámhosszat ugyanúgy kell számolni, mint az előbb a b) kérdésnél, csak most más lesz a sebesség a számoláskor:

`λ_"víz"=c_"víz"·T=c_"víz"/f`

Ezt a számolást is rád hagyom...

Azt tudod, hogy hogyan kell µm-be, nm-be illetve angströmbe váltani?
1