Subiectele II si III 1 iulie 2011. Optica



Subiectul II.
Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un elev utilizeaza o lentila convergenta subtire pentru a observa un obiect liniar AB. Acesta plaseaza lentila la 10 cm de obiect, astfel incat obiectul sa fie perpendicular pe axa optica principala a lentilei. Imaginea observata este dreapta si de trei ori mai mare decat obiectul;
a. Determinati marirea liniara transversala data de lentila;
b. Calculati distanta focala a lentilei;
c. Realizati un desen in care sa evidentiati constructia imaginii prin lentila in situatia descrisa;
d. Elevul departeaza lentila de obiect cu d = 30cm fata de pozitia initiala. Calculati distanta fata de lentila la care trebuie plasat un ecran astfel incat pe acesta sa se formeze imaginea clara a obiectului AB;
Datele problemei
x1= - 10 cm = 0,1 m
y2/y1 = 3
a. β ?; b. f ? (m); c. constructia imaginii obiectului prin lentila ?;
d. d= 30 cm = 0,30 m; d' ?(m)
Rezolvare
a.
β = x2/x1 = y2/y1 = 3;→3p
b. f ? (m); β = x2/x1; x2 = β·x1 = - 0,3 m →1p
1/x2 - 1/x1 = 1/f; →1p
x1 = - 10 cm = - 0,1 m ; →1p
f = x1 ·β/(1 - β) = -0,1·3/(1 - 3) = - 0,30m/-2 = 0,15 m ; →1p
c. Constructia imaginii
Vezi: Constructia imaginii unui obiect
constructia imaginii obiectului
Deoarece obiectul este situat intre focar si lentila, imaginea este virtuala si dreapta in raport cu obiectul.

- reprezentarea unei lentile;→1p
- pentru pozitia obiectului intre focar si lentila; →1p
- constructia imaginii ;→2p
d.
d' ?(m)
x'1 = - (x1 + d) = - 40 cm 0,4 m; →1p
1/x'2 - 1/x1 = 1/f ;     d' = x'2 = x'1·f/(x'2 + f); →2p
d' = - 40·15cm2/-25cm = 600cm/25 = 24 cm = 0,24 m; →1p

Subiectul III.
Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Intr-un experiment de studiu al efectului fotoelectric pe un catod al unei celule fotoelectrice s-au folosit radiatii cu diferite frecvente. In tabelul alaturat sunt inscrise, pentru fiecare frecventa folosita, valorile energiei cinetice maxime a electronilor emisi.
a. Reprezentati grafic energia cinetica maxima a fotoelectronilor emisi de catod in functie frecventa radiatiei incidente, pentru ν[0,6·1015Hz; 1,5·1015Hz];
b. Determinati valoarea constantei lui Planck folosind datele experimentale;
c. Calculati lucrul mecanic de extractie corespunzator materialului din care este confectionat catodul;
d. Precizati daca se produce efect fotoelectric sub actiunea unei radiatii avand frecventa de 4·1014Hz, in cazul catodului utilizat. Justificati raspunsul.
Datele problemei
a. Ec = f(ν)
ν(1015Hz) Ec(10-19J)
0,6 0,64
0,75 1,63
1,00 3,28
1,50 6,58
a. Reprezentarea grafica. Dependenta Ec de frecventa

-reprezentarea pe axe a marimilor fizice si a unitatilor de masura ;→1p
-reprezentarea Ec in functie de frecventa ; →2p

b. h ? (J·s)
Lextr = h·ν1 - Ec1
Lextr = h·ν2 - Ec2
Se egaleaza cele doua ecuatii
h·ν1 - Ec1 = h·ν - Ec2
h(ν2 - ν1) = Ec2 - Ec1 →1p
h = [Ec2 - Ec1]/(ν2 - ν1) ; →1p
h = (1,63 - 0,64)10=19J)/0,75 - 0,6)10151/s
h = 0,99·10-19J/0,15·10151/s = 6,6·10-34J·s ;→1p

c. Lextr ? (J)
Lextr = h·ν1 - Ec1 ; →2p
Lextr = 6,6·10-34J·s·0,6·1015/s - 0,64·10-19J
Lextr = 3,96·10-19J - 0,64·10-19J
Lextr = 3,32·10-19J ; →1p

d. Se produce efect fotoelectric sub actiunea unei radiatii avand frecventa de 4·1014Hz , in cazul catodului utilizat ?
Trebuie ca energia cinetica a fotolectronilor sa fie mai mare decat zero
Ec = h·ν - Lextr
Ec = 6,6·10-34J·s·4·1014/s - 3,32·10-19J
Ec = 13,28·10-20J - 3,32·10-19J
Ec = - 1,992·10-19J
Nu se produce efectul fotoelectric ; →2p
Justificare
Efectul fotoelectric extern se produce numai daca energia fotoelectronilor extrasi este mai mare decat zero. Frecventa prag se calculeaza cu relatia:
νo = Lextr/h = 3,32·10-19J/6,6·10-34J·s = 0,5031015s-1 = 5,02·1014s-1 > 4·1014Hz
Conform legii a treia a efectului fotoelectric, acesta se produce numai daca frecventa radiatiilor incidente ete mai mare sau cel putin egala cu o frecventa minima numita frecventa prag. →2p

Orientare



banner.t3



cap.optica
reflexia.si.refractia
Reflexia si refractia luminii. Se introduce o sursa de lumina intr-un mediu lichid si o rotim intr-un plan de incidenta, observam o raza refractata la suprafata de separare a celor doua medii. O data cu cresterea unghiului de incidenta raza refractata devine tot mai slaba in intensitate, iar cea reflectata mai puternica. Pentru un unghi de incidenta ℓ = i > arcsin(1/1.33) apare fenomenul de reflexie totala.
- ℓ se numeste unghi limita. Unghiul limita se calculeaza cu relatia:
ℓ = arcsin(n2/n1)



Transformarea izobara
sus

«Pagina precedenta      Linkuri utile     Pagina urmatoare»



Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets   Google plus widgets   linkedin