Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Optyka
    1. 1 Natura światła
      1. Wstęp
      2. 1.1 Rozchodzenie się światła
      3. 1.2 Prawo odbicia
      4. 1.3 Załamanie
      5. 1.4 Całkowite wewnętrzne odbicie
      6. 1.5 Rozszczepienie
      7. 1.6 Zasada Huygensa
      8. 1.7 Polaryzacja
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Optyka geometryczna i tworzenie obrazu
      1. Wstęp
      2. 2.1 Obrazy tworzone przez zwierciadła płaskie
      3. 2.2 Zwierciadła sferyczne
      4. 2.3 Obrazy tworzone przez załamanie promieni światła
      5. 2.4 Cienkie soczewki
      6. 2.5 Oko
      7. 2.6 Aparat fotograficzny
      8. 2.7 Proste przyrządy powiększające
      9. 2.8 Mikroskopy i teleskopy
      10. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    3. 3 Interferencja
      1. Wstęp
      2. 3.1 Doświadczenie Younga z dwiema szczelinami
      3. 3.2 Matematyczny opis interferencji
      4. 3.3 Interferencja na wielu szczelinach
      5. 3.4 Interferencja w cienkich warstwach
      6. 3.5 Interferometr Michelsona
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Dyfrakcja
      1. Wstęp
      2. 4.1 Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie
      3. 4.2 Natężenie światła w dyfrakcji na pojedynczej szczelinie
      4. 4.3 Dyfrakcja na podwójnej szczelinie
      5. 4.4 Siatki dyfrakcyjne
      6. 4.5 Otwory kołowe i rozdzielczość
      7. 4.6 Dyfrakcja rentgenowska
      8. 4.7 Holografia
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Fizyka współczesna
    1. 5 Teoria względności
      1. Wstęp
      2. 5.1 Niezmienność praw fizyki
      3. 5.2 Względność jednoczesności zdarzeń
      4. 5.3 Dylatacja czasu
      5. 5.4 Skrócenie długości w szczególnej teorii względności
      6. 5.5 Transformacja Lorentza
      7. 5.6 Względność prędkości w szczególnej teorii względności
      8. 5.7 Relatywistyczny efekt Dopplera
      9. 5.8 Pęd relatywistyczny
      10. 5.9 Energia relatywistyczna
      11. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Fotony i fale materii
      1. Wstęp
      2. 6.1 Promieniowanie ciała doskonale czarnego
      3. 6.2 Efekt fotoelektryczny
      4. 6.3 Efekt Comptona
      5. 6.4 Model atomu wodoru Bohra
      6. 6.5 Fale de Broglie’a
      7. 6.6 Dualizm korpuskularno-falowy
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    3. 7 Mechanika kwantowa
      1. Wstęp
      2. 7.1 Funkcje falowe
      3. 7.2 Zasada nieoznaczoności Heisenberga
      4. 7.3 Równanie Schrӧdingera
      5. 7.4 Cząstka kwantowa w pudełku
      6. 7.5 Kwantowy oscylator harmoniczny
      7. 7.6 Tunelowanie cząstek przez bariery potencjału
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Budowa atomu
      1. Wstęp
      2. 8.1 Atom wodoru
      3. 8.2 Orbitalny magnetyczny moment dipolowy elektronu
      4. 8.3 Spin elektronu
      5. 8.4 Zakaz Pauliego i układ okresowy pierwiastków
      6. 8.5 Widma atomowe i promieniowanie rentgenowskie
      7. 8.6 Lasery
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    5. 9 Fizyka materii skondensowanej
      1. Wstęp
      2. 9.1 Rodzaje wiązań cząsteczkowych
      3. 9.2 Widma cząsteczkowe
      4. 9.3 Wiązania w ciałach stałych
      5. 9.4 Model elektronów swobodnych w metalach
      6. 9.5 Teoria pasmowa ciał stałych
      7. 9.6 Półprzewodniki i domieszkowanie
      8. 9.7 Przyrządy półprzewodnikowe
      9. 9.8 Nadprzewodnictwo
      10. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Fizyka jądrowa
      1. Wstęp
      2. 10.1 Własności jądra atomowego
      3. 10.2 Energia wiązania jądra
      4. 10.3 Rozpad promieniotwórczy
      5. 10.4 Procesy rozpadu
      6. 10.5 Rozszczepienie jądra atomowego
      7. 10.6 Fuzja jądrowa
      8. 10.7 Skutki biologiczne i zastosowania medyczne promieniowania jądrowego
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia
      1. Wstęp
      2. 11.1 Wstęp do fizyki cząstek elementarnych
      3. 11.2 Zasady zachowania w fizyce cząstek elementarnych
      4. 11.3 Kwarki
      5. 11.4 Akceleratory i detektory cząstek
      6. 11.5 Model standardowy
      7. 11.6 Wielki Wybuch
      8. 11.7 Ewolucja wczesnego Wszechświata
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Zadania dodatkowe

76.

Na podstawie swoich doświadczeń Rømer oszacował, że światło potrzebuje 22 min 22min, żeby pokonać drogę równą średnicy orbity Ziemi wokół Słońca.

  1. Użyj tej wartości oraz znanej średnicy orbity Ziemi do oszacowania prędkości światła;
  2. W rzeczywistości światło potrzebuje 16,5 min 16,5min na pokonanie tej drogi. Użyj tej wartości do obliczenia prędkości światła.
77.

Francuski fizyk Marie Alfred Cornu wykonał pomiar prędkości światła zaproponowany przez Armanda Fizeau, używając koła o średnicy 4 cm 4cm i o 180 180 zębach. Odległość od koła do zwierciadła wynosiła 22,9 km 22,9km. Zakładając, że Cornu mierzył prędkość światła dokładnie, wyznacz prędkość kątową obrotu koła.

78.

Załóż, że masz nieznaną substancję zanurzoną w wodzie i chcesz ją zidentyfikować, określając jej współczynnik załamania światła. Ustawiasz układ tak, żeby wiązka światła wchodziła do niego pod kątem 45 ° 45°, i obserwujesz wiązkę załamaną pod kątem 40,3 ° 40,3°. Jaki jest współczynnik załamania światła i jaka to prawdopodobnie substancja?

79.

Jak pokazano poniżej, promień światła przechodzi z powietrza przez szkło kronowe do wody (jak w akwarium). Oblicz wielkość Δ x Δx pokazaną na rysunku, zakładając, że kąt padania wynosi 40 ° 40°, a grubość szkła wynosi 1 cm 1cm.

Figura pokazuje odbicie zachodzące w przypadku, gdy światło biegnie z ośrodka n 1 do ośrodka n 3 przez pośredni ośrodek n 2. Promień padający tworzy kąt teta 1 z normalną do powierzchni, wystawioną w punkcie, w którym światło pada na granice ośrodków n 1 i n 2. Promień wchodzący do ośrodka n 2 odchyla się w kierunku linii pionowej, tworząc kąt teta 2 z tą linią. Promień dobiega do granicy ośrodków n 2 i n 3 i tworzy kąt teta 2 z normalną wystawioną w punkcie padania na granicę ośrodków. Promień przechodzący odchyla się od normalnej, tworząc kąt teta 3. Bieg oryginalnego promienia padającego jest ekstrapolowany linia przerywaną. Linia ta jest równoległa do promienia załamanego w trzecim ośrodku, n 3 i jest przesunięty o odcinek delta x w stosunku do promienia załamanego. Promień ekstrapolowany tworzy z normalną kąt teta 3 w ośrodku n 3.
80.

Zakładając sytuację z poprzedniego zadania, wykaż, że kąt θ 3 θ 3 byłby taki sam, gdyby w układzie nie występował drugi ośrodek (szkło).

81.

Pod jakim kątem światło musi się poruszać wewnątrz szkła kronowego, żeby po odbiciu od powierzchni wody było całkowicie spolaryzowane (jak w akwarium)?

82.

Światło odbite pod kątem 55,6 ° 55,6° od szyby okiennej jest całkowicie spolaryzowane. Jaki jest jej współczynnik załamania światła i jaki to prawdopodobnie materiał?

83.
  1. Światło odbite pod kątem 62,5 ° 62,5° od kamienia szlachetnego w pierścionku jest całkowicie spolaryzowane. Czy klejnot może być diamentem?
  2. Pod jakim kątem światło zostałoby całkowicie spolaryzowane w przypadku, gdyby klejnot znajdował się w wodzie?
84.

Jeśli θ B θ B jest kątem Brewstera dla światła odbitego od granicy pomiędzy dwoma materiałami, padającego od góry, a θ B θ B jest kątem Brewstera dla światła odbitego od tej granicy, padającego od dołu, udowodnij, że θ B + θ B = 90 ° θ B + θ B = 90 ° .

85.

Nieracjonalne wyniki. Przypuśćmy, że światło przechodzi z wody do innego materiału, padając po kątem 10 ° 10° i załamując się pod kątem 14,9 ° 14,9°.

  1. Jaki jest współczynnik załamania światła dla tego materiału?
  2. Co jest nieracjonalne w tym wyniku?
  3. Które założenia są nieracjonalne lub niespójne?
86.

Nieracjonalne wyniki. Światło, przechodząc z wody do kamienia szlachetnego, pada na jego powierzchnię pod kątem 80 ° 80° i załamuje się pod kątem 15,2 ° 15,2°.

  1. Jaka jest prędkość światła w kamieniu szlachetnym?
  2. Co jest nieracjonalne w tym wyniku?
  3. Które założenia są nieracjonalne lub niespójne?
87.

Jeśli polaryzator zmniejsza natężenie światła spolaryzowanego do 50 % 50% jego wartości początkowej, o ile zmniejszone są wartości natężenia pola elektrycznego i magnetycznego?

88.

Kładziesz dwie pary okularów przeciwsłonecznych z filtrem polaryzacyjnym w taki sposób, że ich kierunki polaryzacji tworzą kąt 15 ° 15°. O ile dłużej będzie trwało dostarczenie do oka tej samej energii świetlnej co w przypadku jednej pary okularów? Załóż, że soczewki okularów są idealnie przezroczyste, pomijając ich właściwości polaryzacyjne.

89.
  1. W dzień, w którym natężenie światła słonecznego wynosi 1 kW m 2 1 kW m 2 , okrągła soczewka o średnicy 0,2 m 0,2m ogniskuje światło na wodzie znajdującej się w czarnej zlewce. Dwie płytki polaryzacyjne zostały umieszczone przed soczewką w taki sposób, że ich kierunki polaryzacji tworzą kąt 20 ° 20°. Zakładając, że światło słoneczne jest niespolaryzowane, a efektywność polaryzatorów jest stuprocentowa, oblicz, jaka jest początkowa szybkość nagrzewania wody wyrażona w °C s °Cs, przyjmując, że woda pochłania 80 % 80% światła. Zlewka jest aluminiowa, ma masę 30 g 30g i zawiera 250 g 250g wody;
  2. Czy filtry polaryzacyjne nagrzewają się? Wyjaśnij.
Cytowanie i udostępnianie

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
Cytowanie

© 21 wrz 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.