59. Optikai eszközök

Középszintű fizika érettségi feladatok

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

Optika
Elemző

2.   Egy vízzel töltött műanyag flakonból ívelt vízsugár folyik ki. A flakon túloldaláról lézerrel úgy világítunk át a vízen, hogy a fény a vízsugárba belépve nem lép ki, hanem végig követi a víz útját.

Magyarázd meg:

• miért marad a fény a vízsugárban,

• mitől függ a jelenség,

• hogyan figyelhető meg,

• és mire használható a gyakorlatban.
  

Megoldás:

Miért marad a fény a vízsugárban?

A víz törésmutatója nagyobb, mint a levegőé, ezért a vízsugár belsejében haladó fény a víz–levegő határfelületet nagy beesési szöggel éri. Ilyenkor teljes visszaverődés jön létre, a fény nem tud kilépni, hanem a vízsugárban "vezetődik".

Miért nem lépett ki a fénysugár?

Mert a beesési szög nagyobb volt a határszögnél, így a fény minden ponton visszaverődött a víz belsejébe. A vízsugár optikai szálként viselkedett.

Mitől függ a jelenség?

• a folyadék törésmutatójától,

• a fény beesési szögétől,

• a vízsugár folytonosságától,

• a lézer belépési helyétől.

Hogyan figyelhető meg?

Sötét háttér előtt a lézerfény végigfut a vízsugárban, és kirajzolja annak ívét. A vízsugár fényvezetőként működik.

Hasznosítható-e?

Igen. Ugyanezen az elven működnek az optikai szálak, az üvegszálas internet, az endoszkópok és más fényvezető eszközök.

Középszintű fizika érettségi feladatok

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_optika.html

Optika
Számolási feladat

4. A világon körülbelül 1,5 milliárd családnak nincs elektromos áram. Egy angol mérnök olyan lámpát készített, amely áram nélkül, csak a gravitáció segítségével világít. A lámpához tartozik egy 10 kg tömegű zsák, amelyet kövekkel vagy homokkal töltenek meg. Ezt a zsákot 1,8 méter magasra kell felhúzni. Amikor a zsák lassan leereszkedik, egy nagy fogaskereket forgat. A fogaskerék egy áttételen keresztül meghajt egy kis generátort, amely gyorsan forog, és működtet egy LED‑lámpát.

A LED három különböző fényerővel világíthat:

A középső fényerőn (0,075 W) a lámpa 30 percig világít, amíg a zsák lassan leér a földre. Ezután a lámpa "lejár", és újra működésbe hozható, ha a zsákot ismét felhúzzuk.

a) Jellemezze energetikailag a lámpa működését! Milyen hasznos energiaátalakulások zajlanak le a lámpa működése közben? 

 b) A középső fokozatra vonatkozó adatokat felhasználva állapítsa meg, hogy mekkora a lámpa hatásfoka! c) Ha feltételezzük, hogy a lámpa hatásfoka a különböző fényerősségek esetén azonos, milyen hosszú a működési idő az egyes fokozatokban?

Megoldás

b) Hatásfok

b) Működési idők

Vissza