51. A fényről általában

Fizika középszintű érettségi

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

🌲 Fénynyalábok útja látható-e?

A levegőben lévő porszemek, vízcseppek, köd, füst a fényt szórják, ezért a fény útja láthatóvá válik.

🌞 Miért látszanak széttartónak a párhuzamos napsugarak?

A napsugarak párhuzamosak, de perspektivikus hatás miatt széttartónak tűnnek – mint a vasúti sínek.

🔦 Optika két területe

• Geometriai optika – fény: sugár, akadály nagyobb a hullámhossznál.

• Hullámoptika – akadály mérete ≈ hullámhossz, hullámtulajdonságok számítanak.

🌈 A fény

• Látható fény: 380–760 nm

• Rövid hullámhossz → ibolya, hosszú → vörös

• Fehér fény: minden szín együtt

⚡ A fény természete

Hullám + részecske → kettős természet.

🚀 Fénysebesség

Vákuumban: c = 299 792 458 m/s Ez a természet határsebessége.

🔦 Fényforrások

• Elsődleges: Nap, lámpa, LED

• Másodlagos: visszaverő tárgyak

• Pontszerű / kiterjedt fényforrás

🌑 Árnyékok

• Pontszerű fényforrás → éles teljes árnyék

• Kiterjedt fényforrás → teljes árnyék + félárnyék

🔺 Fénysugár – három törvény

• Egyenes terjedés

• Megfordíthatóság

• Függetlenség

Középszintű fizika érettségi feladatok

Optika
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

Számolási feladat

1. Adott egy zöld, λ=550 nm hullámhosszú fény, amely levegőből vízbe lép. Meg kell határozni:

• a) a fény frekvenciáját levegőben és vízben (ugyanaz marad),

• b) a fény új hullámhosszát vízben (rövidebb lesz, mert a sebesség csökken),

• c) a fény fotonjainak energiáját levegőben és vízben (ugyanaz, mert az energia a frekvenciától függ).

Megoldás:
A fény levegőből vízbe lép. A frekvencia nem változik, mert azt a fényforrás határozza meg. A sebesség csökken, ezért a hullámhossz is csökken. A foton energiája a frekvenciától függ, így mindkét közegben ugyanakkora.

Középszintű fizika érettségi feladatok

Optika
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

Tesztek

1, 4, 7, 10, 12, 13, 14, 19, 20, 21, 23, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 65, 75, 96 

1. Diavetítő domború tükörrel?

A – Nem, mert a domború tükör nem alkot valódi képet. 

Indoklás: Domború tükör mindig látszólagos, kicsinyített képet hoz létre, ezért nem vetíthető vászonra.

4. Két síktükör, 30°-os szög, kétszeri visszaverődés

C – A (C) ábra. 

Indoklás: Két síktükör 30°-os szöge esetén a kétszeresen visszavert sugár a megfelelő geometriai irányba halad tovább, párhuzamos eltolással.

7. Rúd árnyéka vízben

C – Az árnyék hossza csökken. 

Indoklás: A vízben a fény megtörik, a beesési szög csökken → az árnyék rövidebb lesz.

10. Fény sebessége üvegben

A – Több mint a fele. 

Indoklás: A törési szög 30°, beesési 60° → az üveg törésmutatója kb. 2 → a fény sebessége a levegőbeli sebesség több mint fele.

12. Mekkora tükör kell, hogy tetőtől talpig lássuk magunkat?

A – A tükör magassága legalább a magasságunk fele legyen. 

Indoklás: A síktükörben a kép úgy keletkezik, hogy a sugarak feleződnek, ezért elég a fél magasság.

13. Pontszerű fényforrás síktükörben

C – Széttartanak. 

Indoklás: A pontszerű fényforrásból érkező sugarak széttartók, és a síktükör csak irányt változtat, nem párhuzamosít.

14. Hullámhossz levegőből vízbe lépve

C – A hullámhossz lecsökken. 

Indoklás: A fény sebessége csökken, a frekvencia állandó → λ = c/f → λ kisebb lesz.

19. Melyik bontja színekre a fehér fényt?

B – A prizma. 

Indoklás: A prizma anyagában a különböző színek különböző sebességgel terjednek → diszperzió.

20. Kék vagy piros fény hullámhossza nagyobb?

B – A piros. 

Indoklás: A piros fény hullámhossza nagyobb, a kéké kisebb (380–760 nm tartomány).

21. Kék fény hullámhossza csökken – mi változik még?

C – A sebessége. 

Indoklás: Más közegben a fény sebessége változik → ezzel együtt a hullámhossz is, de a frekvencia nem.

23. Kék vagy vörös fény hullámhossza nagyobb?

B – A vörös. 

Indoklás: A vörös fény hullámhossza a látható tartomány felső része, a kék az alsó.

25. Felbontható-e mindig a fehér fény prizmával?

A – Igen, mert a fehér fény sosem monokromatikus. 

Indoklás: A fehér fény összetett, több hullámhossz együtt → mindig szétbontható.

26. Kétszeresen visszavert fénysugár két síktükörben

B – A beeső fénysugárral párhuzamosan halad tovább. (2.)

Indoklás: Derékszögű tükrök esetén a kétszeri visszaverődés párhuzamos eltolást eredményez.

27. Miért bontja fel a prizma a fehér fényt?

C – A prizma törésmutatója színenként eltérő. 

Indoklás: A különböző színek különböző mértékben törnek meg, ezért szétválnak.

28. Koncentrikus körök pontszerű fényforrás mögött

C – Kicsiny lyukkal ellátott lemez. 

Indoklás: A kis lyuk diffrakciót okoz → interferenciagyűrűk jelennek meg.

29. Gyűjtőlencse távoli tárgyakról

C – Fordított állású képet alkot. 

Indoklás: Távoli tárgy esetén a kép a fókuszban, fordított állásban keletkezik.

30. Síktükör képnagysága távolságváltozáskor

B – A képnagyság változatlan marad. 

Indoklás: Síktükörben a kép mindig azonos méretű, függetlenül a távolságtól.

31. Egy rúd árnyéka délben észak felé mutat. Merre mozdul délután? 

A – Az óramutató járásának irányába. 

Indoklás: Délután a Nap nyugatra halad, ezért az árnyék kelet felé fordul, ami a talajon nézve az óramutató járásának iránya.

65. A rúd árnyéka éppen akkora, mint a rúd. Mekkora a napsugár szöge a talajjal? 

A – 60°-nál kisebb szöget. 

Indoklás: Ha az árnyék hossza = rúd hossza, akkor a beesési szög 45°. Ez kisebb mint 60°, tehát a napsugarak laposabban érkeznek.

75. Mit állíthatunk a falon látható árnyékról? 

B – Két darab pontszerű fényforrásról van szó. 

Indoklás: Két külön árnyékkontúr csak akkor keletkezik, ha két külön fényforrás világítja meg a tárgyat.

96. Készítünk egy vízszintes fémlapos, függőleges rúddal működő napórát, és egy medence aljára tesszük. Működik‑e víz alatt, jelezheti‑e az időt az árnyék változása?

A – Igen, jelezheti az időt. 

Indoklás: A fény vízben is egyenes vonalban terjed (csak törik a felszínen), ezért a bot árnyéka ugyanúgy körbejár a nap folyamán, mint a szárazon.

Vissza