Pytania
1.1 Rozchodzenie się światła
Jakie warunki muszą być spełnione, żeby światło mogło być traktowane jak promień świetlny? A jakie dla fali?
Dlaczego współczynnik załamania jest zawsze większy lub równy jedności?
Czy fakt, że światło błyskawicy dociera do nas przed grzmotem, jest dowodem na to, że prędkość światła jest o wiele większa od prędkości dźwięku? Omów, jak można wykorzystać ten efekt do wyznaczenia prędkości światła.
Zastanów się, jaki proces fizyczny może być odpowiedzialny za fakt, że światło porusza się wolniej w ośrodku materialnym niż w próżni.
1.2 Prawo odbicia
Odwołując się do prawa odbicia, wyjaśnij, dlaczego puder sprawia, że nos jest matowy. Jaka jest nazwa tego efektu optycznego?
1.3 Załamanie
W tym rozdziale zostało opisane rozproszenie światła spowodowane odbiciem od chropowatej powierzchni. Światło może być także rozpraszane w wyniku załamania. Opisz to zjawisko na przykładzie światła padającego na pokruszony lód.
Jak zmieni się kierunek światła (do normalnej czy od normalnej), gdy przechodzi z powietrza do wody? Z wody do szkła? Ze szkła do powietrza?
Wyjaśnij, dlaczego każdy obiekt znajdujący się pod wodą zawsze wydaje się znajdować bliżej powierzchni wody niż jest w rzeczywistości?
Wyjaśnij, dlaczego nogi człowieka brodzącego w basenie wydają się bardzo krótkie? Uzasadnij swoją odpowiedź, rysując bieg promieni światła od stóp człowieka do oka obserwatora znajdującego się na brzegu basenu.
Wyjaśnij, dlaczego wiosło częściowo zanurzone w wodzie sprawia wrażenie wygiętego.
1.4 Całkowite wewnętrzne odbicie
Pierścień z bezbarwnym kamieniem szlachetnym wpadł do wody. Po zanurzeniu w wodzie kamień staje się niewidoczny. Czy to może być diament? Wyjaśnij.
Najpowszechniejszym rodzajem mirażu jest wrażenie, że światło pochodzące od dalekiego obiektu odbija się od kałuży wody, której w rzeczywistości nie ma. Miraże są często obserwowane na pustyni lub na rozgrzanym asfalcie, kiedy warstwa gorącego powietrza znajduje się blisko powierzchni podłoża. Wyjaśnij, jak powstają miraże, biorąc pod uwagę, że współczynnik załamania jest niższy dla powietrza o wyższej temperaturze.
Jak można oszacować współczynnik załamania ośrodka, wykorzystując zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia?
1.5 Rozszczepienie
Czy to prawda, że za powstanie tęczy jest odpowiedzialne całkowite wewnętrzne odbicie? Wyjaśnij to, używając takich wielkości jak współczynniki załamania i kąty, najlepiej odnosząc się do ilustracji poniżej. Niektórzy z nas widzieli podwójną tęczę; czy jest fizycznie możliwe zaobserwowanie potrójnej tęczy?
Wysokiej jakości diament jest całkowicie przezroczysty i bezbarwny, przepuszcza wszystkie widzialne długości fal z niewielką absorpcją. Wyjaśnij, dlaczego diament rozbłyskuje różnymi kolorami, gdy jest oświetlany białym światłem.
1.6 Zasada Huygensa
Jak efekty falowe zależą od rozmiaru obiektu, z którym oddziałuje fala? Na przykład dlaczego dźwięk ugina się na narożniku budynku, a światło nie?
Jeśli w danym przypadku obserwowana jest dyfrakcja, to czy dowodzi to, że mamy do czynienia z falą? Czy odwrotne twierdzenie jest prawdziwe? Czyli: jeśli nie obserwujemy dyfrakcji, to nie mamy do czynienia z falą?
1.7 Polaryzacja
Przez dwa skrzyżowane polaryzatory światło nie zostanie przepuszczone. Jeśli jednak umieścimy pomiędzy nimi trzeci polaryzator, pewna ilość światła może przejść przez taki układ. Dlaczego tak jest? W jakich warunkach większość światła przejdzie przez układ?
Wyjaśnij, co dzieje się z energią przenoszoną przez światło, jeśli przechodząc przez układ dwóch skrzyżowanych polaryzatorów jest wygaszane.
Jeśli cząsteczki rozpraszające światło są o wiele mniejsze od długości fali, ilość rozproszonego światła jest proporcjonalna do . Czy to oznacza, że bardziej rozpraszane jest światło o krótszej długości fali niż dłuższej? Jaki ma to związek z niebieską barwą nieba?
Korzystając z informacji podanych w poprzednim pytaniu, wyjaśnij, dlaczego zachodzące Słońce jest czerwone.
Gdy światło odbija się od gładkiej powierzchni pod kątem Brewstera, jest całkowicie spolaryzowane w kierunku równoległym do powierzchni odbijającej. Część światła zostanie załamana do wnętrza ośrodka. Opisz, jak należałoby przeprowadzić doświadczenie w celu określenia polaryzacji światła załamanego. Jakiego kierunku polaryzacji można się spodziewać i czy światło będzie całkowicie spolaryzowane?
Jeżeli leżysz na plaży i patrzysz na wodę z głową pochyloną na bok, zauważysz, że Twoje polaryzacyjne okulary przeciwsłoneczne nie działają dobrze. Dlaczego?