Test na Rozklad světla a disperze

Otázka 1: Cauchyho vzorec n(λ) = A + B/λ² popisuje závislost indexu lomu na vlnové délce pro libovolné elektromagnetické vlnění.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Cauchyho vzorec n(λ) = A + B/λ² je podle studijních materiálů platný pouze pro viditelné světlo a běžné optické materiály, nikoliv pro libovolné elektromagnetické vlnění.

Otázka 2: Disperze světla je fyzikální jev, při kterém se jednotlivé barevné složky spojují do bílého světla.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Disperze světla je fyzikální jev, při kterém se bílé světlo rozkládá na své jednotlivé barevné složky, nikoliv spojuje.

Otázka 3: Které z následujících tvrzení popisuje, co lze pozorovat nebo pochopit v interaktivní simulaci disperze světla podle studijních materiálů?

A. Fialové světlo se od původního směru paprsku odchýlí nejvíce, zatímco červené světlo nejméně, což je důsledek závislosti indexu lomu na vlnové délce.

B. Hranol v simulaci vytváří barvy, které nebyly původně obsaženy v bílém světle.

C. Bílé světlo se po průchodu hranolem rozkládá na spektrum, kde fialové světlo má nejdelší vlnovou délku a nejnižší index lomu.

D. Simulace demonstruje, že duha je fyzický objekt, který se vytváří rozkladem světla v hranolu.

Vysvětlení: Studijní materiály uvádějí: 'Můžete si všimnout, že fialové světlo se od původního směru paprsku odchýlí nejvíce, zatímco červené světlo nejméně. To je přímý důsledek závislosti indexu lomu na vlnové délce. Fialové světlo s kratší vlnovou délkou má v materiálu hranolu vyšší index lomu, a proto se láme pod větším úhlem. Červené světlo s delší vlnovou délkou má nižší index lomu a láme se méně.' Možnost 1 je tedy správná. Možnost 2 je chybná, protože hranol barvy nevytváří, pouze je odděluje. Možnost 3 je chybná, protože fialové světlo má naopak nejkratší vlnovou délku a vyšší index lomu. Možnost 4 je chybná, protože duha není fyzický objekt a simulace se primárně zaměřuje na rozklad světla hranolem, nikoli na vznik duhy.

Otázka 4: Která tvrzení o spektru bílého světla a elektromagnetickém spektru jsou správná?

A. Bílé světlo je ve skutečnosti směsí všech barev viditelného spektra, které lze rozložit a opět složit zpět.

B. Výsledkem disperze bílého světla je souvislá řada barev, kde každá barva odpovídá určitému rozsahu vlnových délek.

C. Viditelné spektrum tvoří celou šíři elektromagnetického spektra, které se liší pouze svou intenzitou.

D. Všechny formy elektromagnetického záření, včetně viditelného světla, se liší svou vlnovou délkou a frekvencí.

Vysvětlení: První tvrzení je správné, protože studijní materiály uvádějí: „Ve skutečnosti je bílé světlo směsí všech barev viditelného spektra. Lze jej rozložit na spektrum a opět složit zpět do bílého světla.“ Druhé tvrzení je také správné, neboť je uvedeno: „Výsledkem disperze bílého světla je spektrum, což je souvislá řada barev. Každá barva ve spektru odpovídá určitému rozsahu vlnových délek.“ Třetí tvrzení je nesprávné, protože materiály explicitně uvádějí: „Viditelné spektrum je jen malou částí celého elektromagnetického spektra.“ Čtvrté tvrzení je správné, jelikož se v textu píše: „Všechny tyto formy záření se liší pouze svou vlnovou délkou a frekvencí.“

Otázka 5: Při výpočtu indexu lomu pro červené světlo (λ_červená = 700 nm) pomocí Cauchyho vzorce a daných konstant (A = 1,500, B = 5,0 × 10⁻¹⁵ m²) je hodnota (λ_červená)² rovna 49,0 × 10⁻¹⁴ m².

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Podle studijních materiálů je červené světlo s vlnovou délkou λ_červená = 700 nm = 7,0 × 10⁻⁷ m. Při výpočtu (λ_červená)² dostaneme (7,0 × 10⁻⁷ m)² = 49,0 × 10⁻¹⁴ m², což je přesně uvedeno v kroku výpočtu pro červené světlo.