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

Sprawdź, czy rozumiesz

3.1

Wartości tych kątów wynoszą odpowiednio: 3,63 ° 3,63 ° \ang{3,63}\ i 7,27 ° 7,27 ° \ang{7,27}\ .

3.2

a. 853 nm 853 nm \SI{853}{\nano\metre} , 1097 nm 1097 nm \SI{1097}{\nano\metre} ; b. 731 nm 731 nm \SI{731}{\nano\metre} , 975 nm 975 nm \SI{975}{\nano\metre} .

3.3

a. Za mały; b. O 8 10 5 8 10 5 \num{8e-5} .

Pytania

1.

Nie. Dwa niezależne źródła światła nie mogą być źródłem fal koherentnych.

3.

Ponieważ żadna z lamp sodowych nie jest źródłem fal koherentnych. Światło z dwóch niezależnie pracujących laserów tego typu również nie jest światłem koherentnym, dlatego także i w tym przypadku nie otrzymamy obrazu interferencyjnego.

5.

Dla światła monochromatycznego jasne prążki pojawiają się dla wartości kątów spełniających równanie d sin θ = m λ d sin θ = m λ d\sin\theta=m\lambda . W przypadku, gdy doświadczenie przeprowadzimy, używając światła białego, dla każdej fali o różnej długości jasne prążki pojawią się pod innym kątem. W konsekwencji otrzymamy kolorowe prążki posiadające wszystkie kolory ze spektrum światła białego, czyli takie, jakie widzimy w tęczy.

7.

Różnica dróg optycznych decyduje o tym, czy fale, które się spotkają, różnią się w fazie, i jest bezpośrednią przyczyną tego, czy fale interferują konstruktywnie, czy też destruktywnie. Przy odbiciu może wystąpić przesunięcie fazy o 180 ° 180 ° \ang{180} , co wpływa na wynik interferencji. Załamaniu fali przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego towarzyszy zmiana długości fali, zatem fala może opuścić ten ośrodek w innej fazie niż inny promień, który przebył tę samą drogę, ale w innym ośrodku (o odmiennym współczynniku załamania).

9.

Zmiana fazy nastąpi przy odbiciu od górnej powierzchni szkiełka nakrywkowego oraz górnej powierzchni szkiełka podstawowego.

11.

Jeśli powierzchnia szynki jest wilgotna, to oznacza, że znajduje się na niej cienka warstwa wody, w której zachodzi zjawisko interferencji w cienkich warstwach. Ponieważ grubość tej warstwy nie jest taka sama w różnych częściach plasterka, to dla różnych długości fali (plasterek szynki oświetlamy światłem białym) będzie następowała konstruktywna interferencja, stąd pojawienie się różnych kolorów w świetle odbitym.

13.

Zwykle dla różnych długości fal nie jest jednocześnie spełniony warunek na całkowicie destruktywną interferencję d = λ n 4 d = λ n 4 d = (\lambda / n) / 4 dla tej samej grubości d d d . Dla światła padającego pod kątem θ θ \theta do normalnej powierzchni droga optyczna, jaką ma do pokonania promień wewnątrz warstwy, powiększa się o czynnik 1 cos θ 1 cos θ 1 / \cos\theta , czyli nowy warunek na destruktywną interferencję ma postać: dcosθ=λn4dcosθ=λn4 d / \cos\theta = (\lambda / n) / 4.

15.

W jednym ramieniu trzeba umieścić szklany pojemnik, który wypełniamy badanym gazem. Patrz: Przykład 3.6.

Zadania

17.

0,997 ° 0,997 ° \ang{0,997}\ .

19.

0,29 µm 0,29 µm \SI{0,29}{\micro\metre} .

21.

5,77 10 7 m = 577 nm 5,77 10 7 m = 577 nm \SI{5,77e-7}{\metre} = \SI{577}{\nano\metre} .

23.

62,5 62,5 \num{62,5} , ale wiemy, że m m m musi być liczbą całkowitą, zatem m = 62 m = 62 m=\num{62} .

25.

1,44 µm 1,44 µm \SI{1,44}{\micro\metre} .

27.

a. 20,3 ° 20,3 ° \ang{20,3}\ ; b. 4,98 ° 4,98 ° \ang{4,98}\ ; c. 5,76 5,76 \num{5,76} , zatem największy rząd maksimum to m = 5 m = 5 m=\num{5} .

29.

a. 2,37 cm 2,37 cm \SI{2,37}{\centi\metre} ; b. 1,78 cm 1,78 cm \SI{1,78}{\centi\metre} .

31.

560 nm 560 nm \SI{560}{\nano\metre} .

33.

1,2 mm 1,2 mm \SI{1,2}{\milli\metre} .

35.

a. 0,4 ° 0,4 ° \ang{0,4} , 0,53 ° 0,53 ° \ang{0,53} ; b. 4,6 10 3 m 4,6 10 3 m \SI{4,6e-3}{\metre} .

37.

1:9.

39.

532 nm 532 nm \SI{532}{\nano\metre} (kolor zielony).

41.

8,39 10 8 m = 83,9 nm 8,39 10 8 m = 83,9 nm \SI{8,39e-8}{\metre} = \SI{83,9}{\nano\metre} .

43.

620 nm 620 nm \SI{620}{\nano\metre} (kolor pomarańczowy).

45.

380 nm 380 nm \SI{380}{\nano\metre} .

47.

a. Zakładając, że współczynnik załamania powierzchni samolotu n n n jest większy niż 1,2 1,2 \num{1,2} , mamy dwa przypadki zmiany fazy fal, co daje grubość warstwy równą 0,833 cm 0,833 cm \SI{0,833}{\centi\metre} ; b. Powłoka o takiej grubości spowoduje, że samolot będzie miał za dużą masę; c. Błędne jest założenie, że samolot można pokryć warstwą o dowolnej grubości.

49.

4,55 10 4 m 4,55 10 4 m \SI{4,55e-4}{\metre} .

51.

2,53 10 6 m 2,53 10 6 m \SI{2,53e-6}{\metre} .

Zadania dodatkowe

53.

0,29 ° 0,29 ° \ang{0,29}\ , 0,86 ° 0,86 ° \ang{0,86}\ .

55.

a. 4,26 cm 4,26 cm \SI{4,26}{\centi\metre} ; b. 2,84 cm 2,84 cm \SI{2,84}{\centi\metre} .

57.

6 6 \num{6} .

59.

0,2 m 0,2 m \SI{0,2}{\metre} .

61.

0,0839 mm 0,0839 mm \SI{0,0839}{\milli\metre} .

63.

a. 9,8 cm 9,8 cm \SI{9,8}{\centi\metre} , 10,4 cm 10,4 cm \SI{10,4}{\centi\metre} , 11,7 cm 11,7 cm \SI{11,7}{\centi\metre} , 15,7 cm 15,7 cm \SI{15,7}{\centi\metre} ; b. 3,9 cm 3,9 cm \SI{3,9}{\centi\metre} .

65.

0,0575 ° 0,0575 ° \ang{0,0575}\ .

67.

700 nm 700 nm \SI{700}{\nano\metre} .

69.

189 nm 189 nm \SI{189}{\nano\metre} .

71.

a. Zielony ( 504 nm 504 nm \SI{504}{\nano\metre} ); b. Purpurowy (biały minus zielony).

73.

1,29 1,29 \num{1,29} .

75.

52,7 µm 52,7 µm \SI{52,7}{\micro\metre} , 53 µm 53 µm \SI{53}{\micro\metre} .

77.

160 nm 160 nm \SI{160}{\nano\metre} .

79.

413 nm 413 nm \SI{413}{\nano\metre} i 689 nm 689 nm \SI{689}{\nano\metre} .

81.

73,9 µm 73,9 µm \SI{73,9}{\micro\metre} .

83.

4747.

85.

8,5 µm 8,5 µm \SI{8,5}{\micro\metre} .

87.

0,013 °C 0,013 °C \SI{0,013}{\celsius} .

Zadania trudniejsze

89.

Ciemne i jasne prążki zamienią się miejscami.

91.

Długość drogi optycznej musi być mniejsza od 1 4 1 4 1/4 długości fali dla wszystkich długości fali światła widzialnego. Grubość warstwy benzyny jest równa połowie długości drogi optycznej, zatem musi być mniejsza niż 1 8 1 8 1/8 długości najkrótszej fali z widma światła białego w benzynie. Jeśli uznamy, że 380 nm 380 nm \SI{380}{\nano\metre} to najkrótsza długość fali widocznej w powietrzu, to największa grubość warstwy benzyny wynosi 33,9 nm 33,9 nm \SI{33,9}{\nano\metre} .

93.

4,42 10 5 m 4,42 10 5 m \SI{4,42e-5}{\metre} .

95.

Dla jednej zmiany fazy: 950 nm 950 nm \SI{950}{\nano\metre} (promieniowanie podczerwone); dla trzech zmian fazy: 317 nm 317 nm \SI{317}{\nano\metre} (ultrafiolet); zatem plama benzyny będzie ciemna, bo wzmocnione światło odbite nie należy do zakresu widzialnego.

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.