Test on Hullámok interferenciája

Question 1: A Young-kísérletben az ernyőn lévő centrális maximum helyén destruktív interferencia jön létre, ha a hullámok azonos fázisban indulnak a résekből.

A. Yes

B. No

Explanation: A tanulmányi anyag szerint a Young-kísérletben az ernyőn a résekkel szemközti középpontban (centrális maximum) az útkülönbség nulla (Δr = 0), így ott mindig konstruktív interferencia, azaz egy világos sáv jön létre, ha a hullámok azonos fázisban indulnak. Destruktív interferencia (sötét sáv) akkor jönne létre a centrális maximum helyén, ha a források ellentétes fázisban indulnának (π fáziskülönbséggel), de alapértelmezésben, és a leírás szerint, azonos fázisban induló hullámoknál konstruktív az interferencia a centrális maximumban.

Question 2: Stabil interferenciaminta megfigyelhető akkor is, ha az interferáló hullámok inkoherensek.

A. Yes

B. No

Explanation: A stabil interferenciaminta kialakulásához elengedhetetlen, hogy a hullámok koherensek legyenek. Inkoherens források nem hoznak létre stabil interferenciamintát, mert fáziskülönbségük véletlenszerűen változik az időben.

Question 3: Egy Young-kísérletben a fény hullámhossza 600 nm, a rések távolsága 0,2 mm, az ernyő távolsága a résektől pedig 1,5 méter. Mennyi a másodrendű világos sáv (k=2) és a másodrendű sötét sáv (k=1) távolsága a centrális maximumtól?

A. Másodrendű világos sáv: 9 mm; Másodrendű sötét sáv: 6,75 mm

B. Másodrendű világos sáv: 4,5 mm; Másodrendű sötét sáv: 2,25 mm

C. Másodrendű világos sáv: 6,75 mm; Másodrendű sötét sáv: 9 mm

D. Másodrendű világos sáv: 9 mm; Másodrendű sötét sáv: 4,5 mm

Explanation: A világos sávok helyzetére vonatkozó képlet: yₖ = k · λ · L / d. A sötét sávok helyzetére vonatkozó képlet: yₖ = (k + 1/2) · λ · L / d. Adatok: λ = 600 nm = 600 · 10⁻⁹ m, d = 0,2 mm = 0,2 · 10⁻³ m, L = 1,5 m. **Másodrendű világos sáv (k=2):** y₂ = 2 · (600 · 10⁻⁹ m) · (1,5 m) / (0,2 · 10⁻³ m) y₂ = 2 · (900 · 10⁻⁹ m² ) / (0,2 · 10⁻³ m) y₂ = 2 · 4500 · 10⁻⁶ m y₂ = 9000 · 10⁻⁶ m = 9 mm **Másodrendű sötét sáv (k=1, mivel a k=0 az elsőrendű sötét sávot jelöli a képletben):** y₁ = (1 + 1/2) · (600 · 10⁻⁹ m) · (1,5 m) / (0,2 · 10⁻³ m) y₁ = 1,5 · (900 · 10⁻⁹ m² ) / (0,2 · 10⁻³ m) y₁ = 1,5 · 4500 · 10⁻⁶ m y₁ = 6750 · 10⁻⁶ m = 6,75 mm

Question 4: Mely állítások írják le helyesen a Young-kísérlet felépítésének egy-egy elemét és annak szerepét a jelenség megfigyelésében?

A. Egyetlen pontszerű fényforrást használnak a koherens hullámok létrehozására.

B. A kétréses akadályon két széles, egymástól távol elhelyezkedő rés található, amelyek inkoherens forrásként viselkednek.

C. A rések mögötti vetítőernyőn sötét és világos sávokból álló interferenciamintát figyelnek meg.

D. A Huygens-elv szerint a kétréses akadályon lévő rések koherens másodlagos fényforrásokként viselkednek.

Explanation: Az első állítás helyes, mert a tananyag szerint Young-kísérletében egyetlen pontszerű fényforrásból származó fényt használnak koherens hullámok létrehozására. A második állítás helytelen, mivel a réseknek nagyon keskenynek és egymáshoz közel elhelyezkedőnek kell lenniük, és koherens másodlagos fényforrásokként viselkednek. A harmadik állítás helyes, hiszen a vetítőernyőn az interferenciamintát, azaz váltakozó világos és sötét sávokat figyelnek meg. A negyedik állítás is helyes, mert a rések valóban koherens másodlagos fényforrásokként viselkednek a Huygens-elv szerint.

Question 5: A szimulációval való kísérletezés mélyebb betekintést biztosít abba, hogyan függ az interferenciaminta a hullámok alapvető paramétereitől és a források elrendezésétől.

A. Yes

B. No

Explanation: A tanulmányi anyag szerint „A szimulációval való kísérletezés mélyebb betekintést nyújt abba, hogyan függ az interferenciaminta a hullámok alapvető paramétereitől és a források elrendezésétől.”