Test z Rozszczepienie światła i dyspersja

Pytanie 1: Główna tęcza powstaje, gdy światło słoneczne w kroplach wody ulega załamaniu, rozszczepieniu na barwy widma, a następnie odbiciu od wewnętrznej powierzchni kropli i ponownemu załamaniu przy opuszczaniu kropli.

A. Tak

B. Nie

Wyjaśnienie: Zgodnie z materiałami, tęcza powstaje, gdy światło słoneczne wchodzi do kropli wody, ulega załamaniu i rozszczepieniu na barwy widma. Następnie odbija się od wewnętrznej powierzchni kropli i ponownie załamuje, opuszczając kroplę, co prowadzi do widocznego rozdzielenia barw.

Pytanie 2: Dyspersja światła to zjawisko, w którym współczynnik załamania ośrodka zależy od długości fali światła, co skutkuje załamywaniem się poszczególnych barw pod nieco innymi kątami.

A. Tak

B. Nie

Wyjaśnienie: Zgodnie z materiałami, dyspersja światła to zjawisko, w którym współczynnik załamania ośrodka zależy od długości fali (czyli koloru) przechodzącego przez niego światła. Oznacza to, że światło o różnych barwach, wpadając do danego ośrodka pod tym samym kątem, załamuje się pod nieco innymi kątami.

Pytanie 3: Które stwierdzenia dotyczące wzoru Cauchy'ego opisującego dyspersję światła (n(λ) = A + B/λ²) są prawdziwe, bazując na dostarczonych materiałach?

A. Stała A jest bezwymiarowa, a stała B ma wymiar długości do kwadratu.

B. Wzór Cauchy'ego jest dokładny dla wszystkich materiałów dyspersyjnych we wszystkich zakresach długości fal.

C. Zgodnie z tym wzorem, im krótsza długość fali (λ), tym mniejszy współczynnik załamania (n).

D. Współczynnik załamania (n) w próżni jest równy 1, ponieważ prędkość światła w próżni jest stała.

Wyjaśnienie: Zgodnie z materiałami, we wzorze Cauchy'ego n(λ) = A + B/λ², stała A jest bezwymiarowa, a stała B ma wymiar długości do kwadratu (np. nm²). Opcja 1 jest poprawna. Materiały podają, że wzór jest dla 'wielu materiałów przezroczystych, zwłaszcza w zakresie światła widzialnego', co czyni opcję 2 niepoprawną. Materiały jasno stwierdzają, że 'im krótsza długość fali (mniejsze λ), tym większa wartość B/λ², a co za tym idzie, większy współczynnik załamania n', co czyni opcję 3 niepoprawną. Chociaż jest to prawdą w fizyce, materiały nie wspominają bezpośrednio o współczynniku załamania w próżni w kontekście wzoru Cauchy'ego ani nie podają jego wartości równej 1, skupiając się na ośrodkach materiałowych.

Pytanie 4: W pewnym materiale dyspersyjnym stałe Cauchy'ego wynoszą A = 1,500 i B = 4,00 × 10⁶ nm². Jaki będzie współczynnik załamania światła dla światła o długości fali λ = 500 nm w tym materiale, zgodnie ze wzorem Cauchy'ego?

A. n ≈ 1,509

B. n ≈ 1,516

C. n ≈ 1,525

D. n ≈ 1,500

Wyjaśnienie: Zgodnie ze wzorem Cauchy'ego n(λ) = A + B/λ², gdzie A = 1,500 i B = 4,00 × 10⁶ nm². Dla długości fali λ = 500 nm obliczenia wyglądają następująco: n(500 nm) = 1,500 + (4,00 × 10⁶ nm²) / (500 nm)² n(500 nm) = 1,500 + (4,00 × 10⁶ nm²) / (250 000 nm²) n(500 nm) = 1,500 + 16,00 n(500 nm) = 1,516. Dlatego prawidłową odpowiedzią jest 1,516.

Pytanie 5: Zmiana materiału pryzmatu w symulacji nie wpływa na stopień rozszczepienia światła białego.

A. Tak

B. Nie

Wyjaśnienie: Zgodnie z materiałami, zmiana materiału pryzmatu, np. na szkło ołowiane zamiast szkła koronowego, wpływa na stopień rozszczepienia światła. Materiały o większej dyspersji powodują silniejsze rozdzielenie barw.