Subiectul II si III 2 septembrie 2011 optica

Proba scrisa la fizica
Subiectul II.
Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un obiect luminos este situat perpendicular pe axa optica principala a unei lentile sferice subtiri. Distanta dintre obiect si lentila este egala cu dublul distantei focale. Convergenta lentilei este de 10 dioptrii.
a. Calculati distanta focala a lentilei.
b. Determinati distanta la care se formeaza imaginea fata de lentila si precizati natura imaginii (reala sau virtuala).
c. Determinati marirea liniara transversala in cazul considerat si precizati orientarea imaginii (dreapta sau rasturnata).
d. Determinati distanta pe care se deplaseaza imaginea daca obiectul se departeaza de lentila cu 10 cm.
Datele problemei
- x₁ = 2f
C = 10 m^-1
a. f ? (m)
b. x₂? (m)
-natura imaginii?
c. β ?
-orientarea imaginii?
d. d'? (m)
d = 10 cm = 0,1 m
Rezolvare


a. C = 1/f →2p ;    f = 1/C = 0,1 m ;→1p
b. 1/x₂ - 1/x₁ = 1/f ;    x₂ = x₁·f/(x₁ + f) ;→1p
     x₁ = - 2f = - 0,2 m ;→1p
     x₂ = - 0,2m·0,1m/[-0,2m + 0,1m]
     x₂ = 0,2m ;→ 1p    - imagine reala → 1p
c. β = x₂/x₁ ; → 2p    β = -1 → 1p
     -imagine rasturnata ; → 1p
d. x'₁ = - [d + (-x₁)] = - 0,3 m ;→ 1p
     1/x'₂ - 1/ x'₁ = 1/f
    x'₂ = x'₁·f/(x'₁ + f) = 0,15m;→1p
    d' = x'₂ - x₂ ;→ 1p
    d' = - 0,05 m ; →1p
Semnul minus ne arata ca imaginea se apropie de lentila cu 5 cm . Distanta imaginii fata de lentila este x₂ - x'₂ = 15 cm


Subiectul III.

Rezolvati urmatoarea problema : (15 puncte)
Intr-un experiment pentru studiul efectului fotoelectric extern se constata ca , iradiind catodul unei celule fotoelectrice cu o radiatie monocromatica cu frecventa ν₁ , energia cinetica maxima a electronilor emisi este E_c1 . Marind frecventa radiatiei incidente cu Δν , energia cinetica maxima a electronilor emisi creste cu ΔE_c .
a. Reprezentati grafic , calitativ , ΔE_c in functie de Δν;


Reprezentarea calitativa ; →4p
b. Calculati Δν daca ΔE_c are valoarea de 3,2· 10^-19 J ;
ΔE_c = h·Δν ;
Δν = ΔE_c/h ;→2p
Δν = 3,2· 10^-19 J/6,6 10^-34J·s = 4,84·10¹⁴Hz ;→2p
c. Determinati valoarea frecventei de prag , cunoscand diferenta h·ν₁ - E_c1 = 4, 8 10^-19 J ;
h·ν₁ - E_c1 = L_extr ; →1p
L_extr = 8 10^-19 J ;
ν_o= h·ν_o ;→1p
ν_o = L_extr/h
ν_o = 4 , 8 · 10^-19 J /6,6 10^-34J· = 7,4 10¹⁴ Hz ; →2p
d. Justificati daca modificarea fluxului radiatiei incidente in conditiile mentinerii constante a frecventei influenteaza valoarea energiei cinetice maxime a electronilor emisi.
Raspuns
Modificarea fluxului radiatiei incidente (cand frecventa este constanta) consta in modifica numarului fotonilor incidenti de egala energie care conduce la modificarea numarului de fotoelectroni emisi si implicit , la modificarea intensitatii curentului fotoelectric de saturatie ,fara sa modifice energia fotoelectronilor . Din relatia E_c = h·ν - L se observa ca atata timp cat frecventa este constanta si E_cmax a fotoelectronilor ramane constanta .→ 3p