5. A fény mint hullám . . 189
5. A fény mint hullám . . 189
5. A fény mint hullám
1.
Egy hosszúkás, átlátszó tálba tegyél bele egy síktükröt (például iskolai kis tükör, kozmetikai tükör) úgy, hogy körülbelül 45 fokban nekitámasztod az edény falának. Az edény alján a tükröt valamilyen nehezékkel érdemes kitámasztani. Tedd az edényt a szoba egy olyan pontjára, ahová szépen besüt a nap. Tölts az edénybe vizet úgy, hogy nagyjából félig ellepje a tükröt, és várd meg, amíg teljesen sík lesz a vízfelszín.
a) A színes fénycsík helye
Amikor a napfény a vízben található tükrön megtörik, a színek szóródnak, és a szoba plafonján színes fénycsík látható. A keletkező fénycsík általában a tükör helyével szemben található. A pontos hely megkeresése függ attól, hogyan süt be a nap, és milyen szögben helyezkedik el a tükör. Rajzold be a képeden a fénycsíkot, amit láttál.
b) További fényfoltok a plafonon
A plafonon látható fényfoltok:
- Színes fényfoltok: Ezek a napfény szóródásából származnak, amelyet a víz és a tükör együtt idéz elő.
- Fehér fényfoltok: A napfény egy része közvetlen visszaverődésként jelenik meg.
Rajzold be ezeket a fényfoltokat is a képen, amit készítettél.
c) Magyarázat a fényfoltok keletkezésére
- Színes fényfoltok:
- Ok: Amikor a napfény a víz felszínére érkezik, részben megtörik, részben visszaverődik. A tükör a megtört fényt visszaveri, amely színekre bomlik a különböző hullámhosszú komponensek szóródása miatt.
- Sugármenet: A napfény belép a vízbe, megtörik, eléri a tükröt, amely visszaveri, és eközben színekre bomlik.
- Fehér fényfoltok:
- Ok: A napfény egy része közvetlenül visszaverődik a tükörről anélkül, hogy megtörne vagy színekre bomlana.
- Sugármenet: A napfény közvetlenül a tükrön visszaverődik anélkül, hogy a víz felszínén keresztül megtörne.
2.
300 nm → μm $$300 \, \text{nm} = \frac{300}{1000} = 0,3 \, \text{μm}.$$
20 μm → mm $$20 \, \text{μm} = \frac{20}{1000} = 0,02 \, \text{mm}.$$
5,6 μm → nm $$5,6 \, \text{μm} = 5,6 \times 1000 = 5600 \, \text{nm}.$$
0,0048 mm → nm $$0,0048 \, \text{mm} = 0,0048 \times 1\,000\,000 = 4800 \, \text{nm}.$$
652 nm → μm $$652 \, \text{nm} = \frac{652}{1000} = 0,652 \, \text{μm}.$$
3.
A frekvenciákhoz tartozó színek az elektromágneses spektrum látható tartományában:
- 453 nm: Kék.
- 621 nm: Narancs-piros.
- 395 nm: Ibolya (a látható fény tartományának alsó határán van).
- 580 nm: Sárga-narancs.
- 525 nm: Zöld.
- 572 nm: Sárgás-zöld.
- 482 nm: Kékeszöld.
- 420 nm: Ibolya-kék.
4.
· Ez a hullám levegőben nem tud terjedni.
- Fényhullámok (F): A fény légüres térben is tud terjedni, levegőre nincs szüksége. Hanghullámokra nem igaz, mivel hanghullámoknak anyagi közegre van szükségük.
· Ezt a hullámot általában a hullámhosszával jellemezzük.
- Mindkettő (H, F): A hang- és fényhullámokat is jellemezhetjük hullámhosszal, hiszen mindkettő hullámtermészetű jelenség.
· A látószervünkkel tudjuk érzékelni.
- Fényhullámok (F): Csak a fényhullámokat érzékeli a szemünk; a hanghullámokat hallószervvel érzékeljük.
· Terjedési sebessége nagy, de például egy vadászrepülőgép tud ennél nagyobb sebességgel menni.
- Hanghullámok (H): A hang sebessége levegőben körülbelül 340 m/s, amit egy vadászrepülő túlléphet. A fény sebessége (~300 000 km/s) ennél sokkal nagyobb, így erre nem igaz.
· Ez a hullám légüres térben is tud terjedni.
- Fényhullámok (F): Csak a fény képes légüres térben is terjedni. A hang terjedéséhez anyagi közegre van szükség.
· Ezt a hullámfajtát egyik érzékszervünkkel sem tudjuk érzékelni.
- Egyik sem: A hangot a fülünkkel, a fényt a szemünkkel érzékeljük, így egyikre sem igaz ez az állítás.