52. A fényvisszaverődés

1. Alapjelenség

• Fény két közeg határán: egy része belép, egy része visszaverődik.

• Síktükörre eső párhuzamos sugarak visszaverődés után is párhuzamosak.

  A síktükörre párhuzamosan eső fénysugarak a visszaverődés után is párhuzamosak maradnak.

2. Törvények

• A visszavert sugár a beeső sugár és a beesési merőleges síkjában marad.

• Beesési szög = visszaverődési szög.

  A visszaverődési szög egyenlő a beesési szöggel.

3. Tükrös vs. diffúz visszaverődés

• Tükrös: egyenetlenség < fény hullámhossza.

• Diffúz: érdes felület → minden irányba szór.

4. Görbült felületek

• A beesési merőleges az adott pont érintősíkjára merőleges.

• Gömbtükrök: optikai tengely, G, O.

5. Homorú tükör

• Párhuzamos sugarakat fókuszpontba gyűjt.

• Fókusztávolság: f=R/2."A homorú tükör fókusztávolsága a gömb sugarának a fele."

6. Domború tükör

• Párhuzamos sugarakat széttartóvá tesz.

• Látszólagos fókuszpont a tükör mögött, f=−R/2.

7. Saroktükör

• Két síktükör → irányfordítás 180°.

• Három síktükör → macskaszem, láthatósági mellény.

8. Alkalmazások

• Autó fényszóró (paraboloid).

• Visszapillantó tükör nappali/éjszakai állás.  

• A szemébe az üveg külső felületéről visszavert gyenge (5%) fény jut.

Fizika középszintű érettségi feladatok

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

3, 4, 9, 12, 13, 18, 31, 32, 33, 41, 42, 47, 49, 51, 52, 54, 56, 57, 58, 60, 63, 68, 70, 74, 76, 77, 78, 79, 83, 93

3. Az alábbi állítások közül melyik érvényes a síktükör képalkotására? "Egyenes állású látszólagos kép keletkezik."

Indoklás: Síktükörben a kép nem fogható fel ernyőn, a tükör mögött "látszólag" jelenik meg, és nem fordított. 

4. Két síktükör 30°-os szöget zár be, a fénysugár T2-vel párhuzamosan esik be. Melyik ábra mutatja helyesen a pályáját két visszaverődés után?

C – A (C) ábra.

Indoklás:

A beesési szög egyenlő a visszaverődési szöggel mindkét tükrön, így a kétszeresen visszavert sugár iránya a C ábrának felel meg.

9. Melyik tükör tud létrehozni valódi képet? "A homorú tükör."

Valódi kép csak akkor keletkezik, ha a fénysugarak ténylegesen összegyűlnek; ezt homorú tükörrel lehet elérni, domború és síktükör csak látszólagos képet ad.

12. Függőleges falon lévő síktükörben tetőtől talpig szeretnénk látni magunkat. "Legalább mekkora tükörre van szükség?"

A szemünkbe érkező fénysugarak a test felső és alsó pontjáról is visszaverődnek, ehhez elegendő, ha a tükör hossza a testmagasság felét eléri.

13. Síktükröt pontszerű fényforrással világítunk meg. "Mit mondhatunk a sugarakról a visszaverődés után?"

A pontszerű fényforrásból kiinduló sugarak széttartók, és síktükörről visszaverődve is széttartók maradnak, csak irányuk változik a visszaverődési törvény szerint.

18. Homorú gömbtükörrel nagyított képet szeretnénk vetíteni ernyőre. "Ernyőn felfogható nagyított kép csak akkor keletkezhet, ha a tárgy a fókuszpont és a gömbi középpont között van."

Homorú tükörnél nagyított, valódi (ernyőn felfogható) kép akkor jön létre, ha a tárgy a fókuszon kívül, de a középpontnál közelebb helyezkedik el.

31. A rúd árnyéka délben észak felé mutat. "Merre mozdul az árnyék délután?"

A Nap látszólagos mozgása miatt délután nyugat felé kerül, az árnyék pedig kelet felé fordul, azaz az óramutató járásának irányába.

32. 0,4 m fókusztávolságú homorú tükörrel 3 m-re lévő gyertya képét vetítjük ernyőre. "Hogyan változik a képtávolság, ha a gyertyát közelítjük a tükörhöz?"

A tükör leképezési törvénye szerint, ha a tárgy a fókusz felé közelít, a valódi kép távolabbra kerül a tükörtől.

33. Homorú gömbtükör elé gyertyát teszünk a fókusztávolságon kívülre. "A keletkező kép biztosan valódi, mert ernyőn felfogható."

Valódi kép definíciója, hogy ernyőn megjeleníthető; homorú tükör fókuszon kívüli tárgyról ilyen képet hoz létre.

41. Víz alól fénysugarat bocsátunk a vízfelszín felé, egy része visszaverődik, egy része kilép. "Melyik ábra mutatja helyesen a kilépő és visszaverődő sugarak menetét?

C – A C) ábra.

Indoklás:

A visszaverődő sugár beesési szöge megegyezik a visszaverődési szöggel, a kilépő sugár pedig a törés törvénye szerint a ritkább közeg felé hajlik.

42. Ívelt üvegfelületű londoni felhőkarcoló közelében megolvadt egy fekete autó. A felhőkarcoló üvegfelülete homorú tükörként fókuszálta a napsugarakat.

A – Homorú tükörként fókuszálta a napsugarakat.Indoklás:

Indoklás:

Homorú, ívelt üvegfelület a párhuzamos napsugarakat egy fókuszpontba gyűjti, ott nagy energia sűrűség alakul ki, ami felmelegítheti az autót.

47. Egy homorú tükör az eléje helyezett tárgyról egyenes állású, valódi képet hoz létre. Ez nem lehetséges.

Valódi kép homorú tükörnél mindig fordított állású; egyenes állású kép csak látszólagos lehet, ezért a felvetés ellentmond az optikai törvényeknek.

49. Két kép közül melyiken láthatunk homorú, és melyiken domború tükröt? "A bal oldali tükör domború, a jobb oldali tükör homorú.

D – A bal oldali tükör domború, a jobb oldali tükör homorú.

Indoklás:

Domború tükör kicsinyített, széles látóterű, mindig látszólagos képet ad; homorú tükör nagyított, valódi képet is tud adni, a képek jellegéből felismerhető a típus.

51. A kanál homorú vagy domború oldaláról készült a fénykép?

A – A homorú oldalról. 

Indoklás: 

A homorú felület közelről fordított, torzított képet ad, ilyen látszik a fotón.

52.Mit állíthatunk a látszólagos képről?

Indoklás: 

A látszólagos kép fénysugarai csak meghosszabbításban találkoznak, ezért nem vetíthető ki.

54. Hogyan kapunk nagyított, egyenes állású képet tükörrel?

B – Homorú tükörrel, fókuszon belüli tárggyal. 

Indoklás: 

A homorú tükör fókuszon belül nagyított, egyenes állású látszólagos képet ad. 

57. Sanyi és Laci periszkópot építenek. Sanyi síktükröket használ, Laci pedig más eszközt tett a periszkópba. Mivel helyettesíthette a tükröket?

C – Derékszögű prizmákkal. 

Indoklás: 

A derékszögű prizmák belsejében teljes visszaverődés jön létre, így ugyanúgy eltérítik a fényt, mint a síktükrök. Emiatt a periszkópban tökéletesen helyettesítik a tükröket, ráadásul stabilabb és pontosabb képet adnak.  

58. Melyik ablak okozza a táblán a tükröződést? 

B – A 2-es ablak. 

Indoklás: 

A 2-es ablakból érkező fény verődik úgy vissza, hogy a diák szemébe jut.

60. Lehet-e teljes visszaverődés, ha a fény vízből üvegbe lép? 

B – Nem, mert a fény a beesési merőlegeshez törik. 

Indoklás: 

Teljes visszaverődés csak sűrűbb közegből ritkábbba lépéskor jöhet létre.

63. A diák nem látja a táblát, mert az ablak felől érkező fény tükröződik rajta. Mit tegyen a tanár? 

B – Húzza be a 2-es ablak előtti függönyt. 

Indoklás: 

A 2-es ablakból érkező fény verődik úgy vissza a tábláról, hogy pont a diák szemébe jut, ezért ott kell megszüntetni a becsillanást.

68. Mekkora a visszaverődési szög víz alatt, ha a beesési szög 30°? 

B – 30°. 

Indoklás: A visszaverődés törvénye közegtől független: a beesési szög mindig egyenlő a visszaverődési szöggel.

70. Vízből üvegbe lép a fény. Lehet-e teljes visszaverődés? 

B – Nem, mert a fény a beesési merőlegeshez törik. 

 Indoklás: Teljes visszaverődés csak sűrűbb → ritkább közeg határán jöhet létre. Itt a fény ritkábbból sűrűbbe lép, ezért mindig megtörik.

74. Homorú tükör középpontjába 30°-os szögben érkező fénysugár. Hogyan verődik vissza?

  C – Az optikai tengellyel 30°-os szöget bezárva halad tovább. Indoklás: A visszaverődés törvénye szerint a beesési szög = visszaverődési szög. A középpontban a tükör merőlegese az optikai tengely.

76.  Síktükörre eső fénysugár 90°-os szöget zár be a visszavert sugárral. Mekkora a beesési szög? 

A – 45°. 

Indoklás: A beeső és visszavert sugár közti szög = 2·beesési szög → 2·i = 90°, tehát i = 45

77. Rövidlátó ember síktükörben nézi a 2 m-re lévő tárgyat. Élesebben látja-e? 

B – Nem, mert a tükörkép látszólagos távolsága több mint 2 m.

Indoklás: A tükörkép távolsága a tárgy–tükör és tükör–szem távolság összege, így még távolabbra kerül.

78.  Optikai szálakban hogyan vezetjük a fényt? 

B – A teljes visszaverődés jelenségével. Indoklás: Az üvegszál belső felületén a fény sorozatos teljes visszaverődéssel halad tovább.

79. Hőlégballon kosarából készült fotón melyik árnyék tartozik a ballonhoz? 

B – A 2-es árnyék. 

Indoklás: A ballon pozíciójával és méretével ez az árnyék egyezik meg.

83. Létrehozható-e homorú tükörrel ernyőn felfogható kép egy gyertyáról? 

A – Igen, és a kép fordított állású lesz. 

Indoklás: Homorú tükör fókuszon kívüli tárgyról valódi, fordított képet ad, amely ernyőn megjeleníthető.

93. Síktükörre 30°-os szögben beeső fénysugár visszaverődési szöge víz alatt. 

B – Pontosan 30°. 

Indoklás: A visszaverődés törvénye közegtől független: a beesési szög mindig egyenlő a visszaverődési szöggel.

Készítette a Copilot.

Vissza