Füüsika 2 - 1-89 eksami spikker (3)

1. Mis on elektrilaeng ja millised tema 5 põhiomadust.
Elektrilaeng on mikroosakese fundamentaalne omadus nii nagu masski. Elektrilaeng põhjustab teda ümbritsevas ruumis elektrivälja tekke, mida on võimalik avastada teise elektrilaenguga. Elektrilaengul on järgmised omadused.
1. Elektrilaenguid on kaks tüüpi: positiivne ja negatiivne
2. Eksisteerib vähim positiivne ja negatiivne laeng, mis on absoluutväärtuselt täpselt võrdsed.
3. Elektrilaeng ei eksisteeri ilma laengukandjata.
4. Kehtib elektrilaengu jäävuse seadus: elektrilaengute algebraline summa jääv.
5. Elektrilaeng on relativistlikult invariantne. Ei sõltu taustsüsteemist.
2. Coulomb ’ seadus, joonis, valem, seletus.
See on elektrilise vastastikmõju põhiseadus nii nagu Newtoni seadused. Samanimelised laengud tõukuvad. Erinimelised laengud tõmbuvad.
ε≥1 on suhteline dielektriline läbitavus. Vaakumis ε=1
3. Elektrivälja tugevus, valem, ühik, suund. Jõujoon. Superpositsiooniprintsiip el. väjale.
Kaasaegne ettekujutus väljast on: Vastastikmõju toimib läbi ruumis leviva välja. Elektrivälja olemasolu selgub jõust, mis mõjub välja paigutatud laengule. Samal ajal, selgub ka asjaolu, et välja paigutatud keha omab laengut. Elektriväljatugevus on välja jõukarakteristik.
Antud valem on rakendatav igasuguse kerasümmeetrilise välja kuju korral.
Elektrivälja iseloomustatakse graafiliselt jõujoontega. Jõujoon on joon, mille igas punktis elektriväljatugjatugevus on jõujoonte arv pinnaühikusevuse vektor on puutujaks. Igas punktis on vaid üks elektriväljatugevuse väärtus ja suund. Seega jõujooned ei lõiku. Elektriväljatugevus on jõujoonte arv pinnaühikus.
4. Punktlaengu elektrivälja tugevuse valemi tuletus lähtudes Coulomb’ seadusest.
5. Elektriväljatugevuse vektori voog . Joonis, valem.
Voog läbi kinnise pinna on määratud ainult pinna sees olevate laengutega ja ei sõltu pinna kujust. Elektriväljatugevuse voo ühik on V*m
6. Gauss ’i teoreemi tuletus.
Kui on suvaline pind, siis integraal .
Gauss’i teoreem määrab E vektori voo läbi suvalise kujuga kinnise pinna, mis ümbritseb laenguid. Vaatame ühte laengut, mille ümber kujutame kinnise pinna.
Korrastasime suvalise pinnatüki kerapinna osana , mis toetub ruuminurga elemendile dΩ. Leiame voo läbi kogu suletud pinna. Leiame voo läbi kogu suletud pinna:
7. Lõpmatu laetud tasandi elektriväljatugevus.Joonis ja tuletus.
Lähtudes ühiklaengu käitumisest pinna juures ja sümmeetria kaalutlustest , on elektrivälja tugevuse vektor risti pinnaga. Valime suletud pinna risttahukakujulise nii, et otspind on risti
elektriväljatugevuse vektoriga. Risttahuka sisse jääb osa tasandist ,
mille laeng on :
Voog läbi külgpinna on null, sest:
α=0
Järelikult koguvoog on ainult läbi kahe põhja S
Vastavalt Gauss’i teoreemile. Elektriväljatugevus ei sõltu kaugusest lõpmatu laetud tasndi juures. See on homogeenne elektriväli. Kõiki pindu, ka kõverat, saab vaadelda homogeense välja allikana , kui vaatluspunkt valida
piisaval kaugusel pinnast.
8. Kasutades joonist, tuletage seos elektriväljatugevuse ja potentsiaali vahel.
Elektriväljatugevus on elektrivälja jõukarakteristik ja potensiaal energiakarakteristik.
9. Elektridipool. Dipoolmoment . Elektridipooli käitumine homogeenses ja mittehomogeenses elektriväljas.
Looduslikud aineosakeste isoleeritud süsteemid on elektriliselt neutraalsed, mis on energeet-iliselt minimaalse energia seisund. Ainult elektrilides vastasmõjus olev süsteem poleks püsiv.
1) Dipooli enda elektriväli on suhteliselt kergesti kirjeldatav. Dipooli muutuv elektriväli on ruumis leviva elektromagnetilise laine allikas. Dipoolina käituv aatom on footoni generaator .
2)Homogeenses E-väljas tekib jõumoment, mis pöörab dipoolmomendi elektrivälja sihiliseks.
Mittehomogeenne väli. Oletame, et dipool on juba pöördunud väljasihiliseks.
3) Seega dipoolile tervikuna mõjub jõud, mis on suunatud tugevama välja poole. Niisiis neutraalne süsteem on võimeline mittehomogeenses väljas liikuma.
10. Mis on polarisatsioonivektor? Mis määrab summaarse väljatugevuse dielektrikus? Mis on dielektrilise läbitavuse füüsikaline sisu?
Elektrivälja paigutatud dielektrikus indutseeritakse läbi mitmesuguste mehanismide dipoolmoment. Seda nähtust nimetatakse dielektriku polarisatsiooniks.
Summaarne väljatugevus dielektrikus on:
Nn. lineaarsetes dielektrikes:
Teame Coulombi seadusest, et dielektriline läbitavus oli. Järelikult:
11. Mis on elektrinihkevektor? Tema füüsikaline sisu ja kasulikkus.
Elektrivälja kirjeldamiseks dielektrikus tuuakse sisse nn. elektrinihke vektor, mis seob voo pidevuse mõistet kasutades välja dielektrikus ja vaakumis ning lihtsustab oluliselt väljade arvutamist.
Arvestades asjaolu, et elektrinihkevektor on seotav vabade laengute väljaga vaakumis saab ütelda, et elektrinihkevektor aines kirjeldab samuti vabade laengute välja ruumis, kuid dielektrikut arvestades.
12. Tõestage, et juhis on elektriväljatugevus null.
Juhis on vabad laengukandajad ca 1024 ühe cm3 kohta ja nad võivad liikuda lõpmata väikeste väliste jõudude mõjul. Alati jätkub laenguid välise välja kompenseerimiseks nii, et juhi sees väljatugevus on null. Tekib tasakaal, kus juht on ekvipotensiaalne. Elektriväljatugevuse vektor on suunatudristi juhi välispinnaga igas punktis.
13. Lähtudes joonisest tõestage seos laengu pindtiheduste ja raadiuste vahel.
Vaatame kahte kerakujulist juhti, mis on ühendatud juhtmega. See tähendab, et ´kogu see süsteem on ühe potentsiaaliga. Anname süsteemile lisalaengu.
Lisalaeng:
14. Lähtudes joonisest tõestage seos elektriväljatugevuste ja raadiuste vahel.
Asendame laengu potentsiaalide avaldisesse.
15. Mis on üksiku juhi elektrimahtuvus . Ühik.
Kuid suhe q/ϕ ei sõltu kehast. See on keha elektrimahtuvus.
16. Plaatkondensaator, selle mahtuvuse valemi tuletus laengu ja potensiaalide vaheta.
Teiste kehade lähedus suurendab valitud keha mahtuvust selle potensiaali vähenemise kaudu. Praktikas realiseeritakse see süsteem kahe plaadiga, mille vahel on dielektrik. Ka dielektrikus indutseeritakse vastasnimelised laengud ja toimub plaadi potensiaali vähenemine ehk mahtuvuse suurenemine. See on plaatkondensaator.
17. Kondensaatorite rööpühenduse valemi tuletus.
18. Kondensaatorite jadaühenduse valemi tuletus.
19. Kasutades joonist, tuletage üksiku keha elektrostaatilise energia avaldis .
Olgu üksik keha mahtuvusega C, laenguga q ja potentsiaaliga ϕ. Suurendame keha laengut dq võrra. Toome selle lõpmatusest keha pinnale. Selleks tuleb teha tööd elektriväljajõudude vastu.
Selleks, et laadida keha 0 kuni ϕ tuleb teha tööd A.
Töö võrdub samadimensionaalse avaldisega, mis ei sisalda töö tegemise parameetreid, vaid keha seisundit iseloomustavaid suurusi.
20.Kasutades seost, tuletage 2 keha ja kehadesüsteemi elektrostaatilise energia valem.
Vaatame kaht ainepunkti kaugusel r ja laengutega q1 ja q2. Kumbki keha omab teise elektriväljas potentsiaalset energiat.
Potentsiaalid tekitatakse vaadeldavas kohas teise laengu poolt kaugusel r.
21. Kasutades seost tuletage laetud kondensaatori energia ja elektrostaatilise välja energiatiheduse valem.
- Laetud kondensaatori energia. Nagu üksiku keha energia. Potensiaali loeme ühe plaadi suhtes. Potensiaalide vahe võrdub pingega kui puudub emj allikas.
Elektrostaatilise välja energia. Saadud avaldis on elektrivälja energia ruumitihedus ja sisaldab ainult elektrivälja energia parameetreid E ja D.
22. Mis on elektrivool . Tuletage allolev valem. Tehke joonis.
Elektrivool on igasugune laengute korrapärane ümberpaiknemine. Kaks liiki elektrivoolu.
1. Juhtivusvool. Laetud kehadele mõjub elektriväli.
2. Konvektsioonvool. Laetud kehadele mõjub mitteelektriline jõud.
Laetud kehale mõjub näiteks raskusjõud, Archimedese jõud.
23. Tuletage allolev voolutiheduse valem.
Voolutugevus on laeng ajaühikusläbi juhi ristlõike.Voolutihedust kasutame
elektrivoolu detailseks iseloomustamiseks.
Suund määratakse positiivse laengu suunatud liikumise kiirusvektoriga.
24. Lähtudes alltoodud seostest, tuletage seos pinge kohta ahela osal.
Enamasti on nii, et lisaks kõrvaljõududele mõjub laengukandjale ka elektrostaatiline jõud.
Igas ahela punktis mõjub laengule q0 summaarne jõud.
Selle jõu poolt tehtud töö lõigul 1-2:
25. Esitage Ohmi seadus ahela osa kohta valemiga ja graafiliselt I-U teljestikus erinevate takistustega. Mis on dünaamiline takistus ja millal seda kasutatakse.
R on ahela osa takistus.
Dünaamiline takistus:
26. Tuletage Ohm’i seadus kogu ahela kohta. Lähtuge seosest.
Ohmi seadus kogu ahela (vooluringi) kohta.
Kuna ahel on suletud, siis :
27. Mida mõõdab voltmeeter . Tõestage oma väide kasutades allolevat joonist.
RV - Voltmeetri sisetakistus . On suur võrreldes mõõdetava ahela osaga, et mitte häirida oluliselt mõõdetavat ahelat Üldistatud Ohmi seadus lõigul
Voltmeeteri jaoks on analoogiliselt ahela osaga 12 ohmi seadusege ainult ilma elektromotoorjõuta. Voltmeeter mõõdab pinget iseendal, mille kaudu saame teada mõõdetava ahela kahe punkti potentsiaalide vahe ja ei midagi enamat.
28. Esitage Ohmi seadus ahela osa kohta - Traaa vaata 25 küssi
29. Lähtudes töö valemist elektrostaatilises väljas tuletage Joule- Lenz ’i seadus. Andke kõik kolm kuju.
Vool, läbides juhti, soojendab seda: See on sama loomulik
nagu hõõrdumine mehaanikas . Töö muundub soojusenergiaks.
Oletame, et juhi otstel on potentsiaalide vahe.
Siis on töö laengu läbiviimisel juhist:
Kasutades Ohmi seadust ahela osa kohta võib sellele anda veel kaks kasulikku kuju. Öeldakse, et ahela osa või ahel on lineaarne kui kehtib Ohmi seadus.
30. Lähtudes alltoodud valemitest tuletage Ohm’i seadus diferentsiaalkujul.
31. Lähtudes alltoodud valemitest tuleta Joule-Lenzi seadus diferentsiaalkujul.
Eesmärgiks on saada juhi ruumipunktis eralduv elektrivoolu võimsus. Tulemuseks on aja ja ruumiühikus eralduv soojusenergia, mis piirjuhul on ruumipunkti kohta käiv suurus.
32. Milline on üldistatud ohmi seadus ahela osa kohta. Joonistage ahela osa koos vastavate tähistega.
On kahte liiki vooluahela osasid:

Homogeenne osa – ei sisalda vooluallikat

Mittehomogeenne osa – sisaldab vooluallikat
33. Joonistage antud vooluringi potensiaali kvalitatiivne diagram lugedes punkti A potensiaali nulliks.
34. Lähtudes üldistatud ohmi seadusest tuleta Kirchoffi teine reegel. Skeem.
Olgu meil hargnevast ahelast eraldatud kinnine kontuur . Märgime voolude ja elektromotoorjõudude suunad ja valime ise ringkäigu suuna. Kirjutame vastavalt skeemile kolm võrrandit ja liidame võrrandid kokku.
35. Tuletage vooluallika kasuteguri valem.
Maksimaalse võimsuse saame kätte vooluallikast sise- ja välistakistuse võrdsuse korral. Maksimaalse võimsuse korral on vooluallika kasutegur 50%
36. Tuletage takistusel R eralduv võimsuse arvutamise valem.
37. Lähtudes välisahelas eralduva võimsuse arvutamise valemist, leidke millise välisahela takistuse R korral on võimsus maksimaalne.
Sisetakistus r on etteantud suurus. Välistakistuse R võime aga valida. Millise välistakistuse R korral on välistakistusel eralduv võimsus maksimaalne?
38. Lähtudes Newtoni II seadusest, tuletage Ohm’i seadus diferentsiaalkujul.
39. Lähtudes elekytroni kineetilise energia avaldisest ja keskmise suunatud liikumise kiiruse valemist, tuletage Joule-Lenz’i seadus diferentsiaalkujul.
40. Andke Lorentzi jõu täielik valem ja joonistage laengule rakendatavad kõik vektorid koos valemis esinevate nurkadega .
Kogu jõud võrdub elektriväljajõu ja magnetväljajõu summaga.
41. Tuletage Biot’- Savart ’-Laplace’i seadus lähtudes punktlaengu magnetinduktsiooni avaldisest.
BSL seadus:
42. Tuletage sirgvoolu magnetinduktsiooni valem.Tehke vastav joonis koos tähistega. Kasutage B.S.L. seadust.
43. Tuletage koguvooluseadus. Tehke vastav joonis koos tähistega.Kasutage antud tsirkulatsiooni avaldist ja sirgvoolu magnetinduktsiooni avaldist.
Tsirkulatsiooni avaldis:
Sirgvoolu magnetinduktsiooni avaldis:
44. Leidke solenoidi magnetinduktsiooni valem.
Vaatame lõpmata pikka solenoidi. Magnetinduktsioon piki solenidi telge ja ühesugune kõikjal kui vaid keerdude arv pikkusühiku kohta on sama.
45. Leidke toroidi magnetinduktsiooni valem.
Kui kontuur valida väljaspoole keerde, siis tsirkulatsioon oleks null. See tähendab, et magnetväli on ainulyt toroidi sees. Toroid on lõpmata pika solenoidi omadustega.
46. Lähtudes Lorentzi jõu valemist ja joonisest, tuletage Ampere’i jõu valem.
Lawrenci jõud:
47. Lähtudes joonisest, mida tuleb täiendada jõududega, tuletage vooluga kontuurile mõjuva jõumomendi avaldis ja defineerige kontuuri magnetmoment.
Külgedele a jõudu ei mõju. Jõud püüab kontuuri pöörata nii, et kontuuri normaal ühtiks magnetinduktsiooni vektoriga.
48. Kasutades allolevat joonist, tuletage töö avaldis vooluga juhtme liikumisel homogeenses magnetväljas.
Magnetväljas mõjub vooluga juhtmele Ampere’i jõud. Kui juhe pole kinnitatud, siis saab see nihkuda. Seega magnetväli teeb tööd vooluga juhtme nihutamisel.
49. Kasutades allolevat joonist, tuletage töö avaldis vooluga kontuuri liikumisel homogeenses magnetväljas.
Jõud dA2>0.
Jõud dA1>1 Neile on iseloomulik spontaanne magneetuvus . Nad on püsimagnetid.
53. Kasutades allolevat joonist tuletage Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus.
Ampere’i jõu mõjul liigub juhtmelõik l asendist 1 asendisse 2 dx võrra ja tehakse tööd.
54. Kasutades allolevat joonist, tuletage kontuuris tekkiva elektromotoorse jõu avaldis selle ühtlasel pöörlemisel.
Igal ajahetkel läbib kontuuri
erinev magnetvoog .
See on vahelduva emj. Generaator.
55. Mis on kontuuri induktiivsus? Kasutades allolevat joonist, tuletage pika solenoidi induktiivsuse arvutamise valem.
Elektrivool kontuuris tekitab seal magnetvälja magnetinduktsiooniga B. Võib öelda, et kontuuri läbiv magnetvoog on võrdeline vooluga I, seda võrdetegurit L nimetatakse kontuuri induktiivsuseks.
56. Mis on omainduktsiooni elektromotoorjõud? Andke avaldis kõige üldisemal kujul.
Olgu meil vooluga kontuur. Väline magnetväli puudub. Kui kontuuris muutub voolutugevus , siis muutub kontuuri asukohas ka magnetvoog. Vastaval Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadusele indutseeritakse ka sel juhul kontuuris elektromotoorjõud, mida nimetatakse mainduktsiooni elektromotoorjõuks.
57. Mis on vastastikune induktsioon? Millest sõltub vastastikune induktiivsus?
Olgu kaks liikumatut kontuuri. Kontuuri 1 vool I1, põhjustab magnetvoo Φ21 kontuuri 2 asukohas. Kui I1 muutub, siis kontuuris 2 indutseeritakse Ei2. Sama olukord on ka kontuuri 2 puhul, kui vool I2 muutub, siis kontuuris 1 indutseeritakse Ei1.
Seda nimetatakse vastastikuseks induktsiooniks. Sümmeetria kaalutlustel:
58. Kasutades transformaatori skeemi, tuletage allolevad seosed.
Transformaatori töö aluseks on vastastikuse induktsiooni nähtus. E1 on sinusoidaalselt muutuv ja tekitab sinusoidaalse voolu I1. Magnetvoog transformaatori südamikus Φ samuti sinusoidaalne . Tulemuseks on omainduktsiooni elektromotoorjõud primaarmähises ja vastastikuse induktsiooni elektromotoorjõud sekundaarmähises.
Primaarmähises:
Sekundaarmähises:
59. Lähtudes allolevast seosest, tuletage solenoidi magnetvälja energia avaldis.
Vooluga juhe on alati ümbritsetud magnetväljaga. Seega osa elektrivoolu energiast läheb magnetvälja tekitamiseks. Kui vool muutub dI võrra, siis muutub ka magnetvoog. Tehtud töö ongi magnetvälja energia. Oma olemuselt on see kineetilise energia analoog .
60. Kasutades allolevat solenoidi induktiivsuse valemit ja solenoidi magnetvälja energia valemit, tuletage magnetvälja energiatiheduse valem.
Kasutame magnetvälja energia ja solenoidi induktiivsuse valemit. Katsume lahti saada induktiivsuset.
61. Mis on pööriseline elektriväli? Lähtudes Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadusest, tuletage alltoodud valem.
Juhist kontuur pole üldse oluline. Muutuv magnetväli põhjustab muutuva pööriselise elektrivälja tekke.
Näeme, et elektrivälja vektori tsirkulatsioon on nullist erinev. Järelikult selline muutuv elektriväli on pööriseline nagu magnetväli.
62. Mis on nihkevool ? Kasutades alltoodud lähtepunkte, tuletage nihkevoolu avaldis.
Igasugune elektrivälja muutus kutsub esile pööriselise muutuva magnetvälja tekke. Vaatame kondensaatorit vahelduvvoolu ahelas. Kuna kondensaatori plaatide vahel puudub juhtiv keskkkond, siis eeldame seal nn. nihkevoolu olemasolu. Juhtmetes on siis nn. juhtivusvool.
63. Esitage Maxwelli võrrandid integraalkujul.
1) Elektriväli võib olla nii potentsiaalne, kui ka pööriseline. See võrrand näitab, et muutuva elektrivälja allikaks on muutuv magnetväli.
2) Tsirkulatsiooniteoreem ehk üldistatud koguvooluseadus. See võrrand näitab, et magnetvälja põhjustab liikuv laeng või muutuv elektriväli.
3) Gauss’i teoreem elektrivälja jaoks.
4) Gauss’i teoreem magnetinduktsiooni vektori jaoks. Tähistab fakti, et magnetlaenguid ei eksisteeri.
64. Tuletage laengu võnkumise võrrand võnkeringi jaoks.Lähtuge Ohm’i seadusest suletud ahela kohta.
65. Joonistage ainult aktiivtakistust sisaldava vahelduvvoolu ahela vektordiagramm . On antud pinge. Milline on vool?
Rakendame ahelale generaatorist vahelduvpinge . Lihtsuse mõttes siinuselist. Vool ja pinge on samas faasis.
66. On antud ahelale rakendatud pinge. Milline on vool selles ahelas? Mis on induktiivtakistus ? Joonistage induktiivsust sisaldava ahela vektordiagramm.
Kogu väline pinge on rakendatud induktiivsusele. Induktiivtakistus on reaktiivse iseloomuga . Vool jääb pingest faasinurga võrra maha, kuid on sünkroonne pingega.
67. Milline on vool? Mis on mahtuvustakistus ? Joonistage vastav vektordiagramm.
Kogu väline pinge on rakendatud mahtuvusele. Mahtuvuslik takistus. On reaktiivse iseloomuga. Pinge jääb voolust faasinurga võrra maha, kuid on sünkroonne vooluga.
68. Kujutage alloleva jadaahela vektordiagramm pingete ja voolude kohta.
Arvestades eelnevast üksikelementide vektordiagramme tuletame antud ahela vektordiagrammi.
69. Tuletage vahelduvvoolu ahela hetkvõimsuse valem.
70.Lähtudes vahelduvvoolu hetkvõimsuse valemist, tuletage vahelduvvoolu keskmise võimsuse valem.
cos φ on võimsustegur ja näitab kui suur osa koguvõimsusest on aktiivvõimsus.
Vahelduvvoolu voolutugevuse efektiivväärtus on niisuguse alalisvoolu voolutugevus, mille korral samal aktiivtakistusel eraldub sama palju energiat, kui vahelduvvoolu korral.
71. Teades elektromagnetilise laine energia ruumtiheduse avaldist, tuletage seos elektriväljatugevuse ja magnetväljatugevuse vahel.
Laine energia ruumtihedus:
Sümmeetria kaalutlustel on need energiad võrdsed igal ajahetkel. Saame universaalne seos elektri- ja magnetväljatugevuste vahel.
72. Modifitseerige allolevat avaldist nii, et kaoks summa. Kuidas avaldub elektromagnetilise laine kiirus vaakumis?
C on valguse kiirus vaakumis.
73. Lähtudes allolevast seosest, tuletage Poyntingi vektori valem. Mis on Poyntingi vektori ühik SI-s?
Energia levib ruumis kiirusega v. Levimissuunaga ristiolevat pinnaühikut läbib ajaühikus energia. Vaakumis μ=1 ja ε=1 ja v=c Energia levik S on Poynting’i vektor.
74. Mis on valguskiir , valguskimp ja nimetage nendega seotud seadused?
Valguskiir - geomeetriline mõiste (mudel). See on sirgjoon , mida mööda levib valguslaine .
Valguskimp - läbimõõtu omav valgusega täidetud ruumiosa. Tähtis mõiste praktikas.
Valguskimpude sõltumatuse seadus. Lõikumisel kimbud ei mõjuta üksteist. Valguskimpude superpositsiooniprintsiip - energiad liituvad.
75. Formuleerige ja sõnastage valguse peegeldumis- ja murdumisseadus . Tehke joonised koos tähistega.
Peegeldumisseadused:
1) Langev kiir, peegeldunud kiir ja pinnanormaal langemispunktis asuvad ühes tasapinnas.
2) Peegeldumisnurk võrdub langemisnurgaga (α1 = α2).
Murdumisseadused:
1) Langev kiir, murdunud kiir ja pinnanormaal asuvad ühes tasandis .
2)
76. Mis on täielik peegeldus ? Joonis, valem, seletus, rakendused .
Kui suurendades langemisnurka α asendist 1 kuni asendini 2, jõuame olukorrani, kus β=900 ja edasisel langemisnurga suurendamisel kiir teise keskkonda ei levi. See on täielik peegeldus.
Valguslaine sukeldub teise keskkonda poole lainepikkuse ulatuses ja naaseb siis. See on 100% kasuteguriga.
77. Mis on Fermat ’ printsiip? Optiline teepikkus kui järeldus Fermat’ printsiibist.
Fermat’ printsiip: valgus levib mööda sellist teed, mille läbimiseks kuluv aeg on minimaalne. Aeg t peab olema minimaalne kuna c= const . L - optiline teepikkus. Valgus levib mööda sellist teed, mille optiline teepikkus on minimaalne.
78.Kasutades allolevast joonist, tuletage Fermat’ printsiibist lähtudes valguse murdumisseadus.
Otsime punkti M nii, et A→B optiline teepikkus oleks minimaalne.
79. Mis on valgustugevus ? Ühik SI-s. Mis on valgusvoog ? Ühik SI-s.
Valgusvoog Φ - on samuti energia läbi pinnaühiku ajaühikus, aga arvestab spektraalsust. Ühik 1lm luumen .
Valgustugevus on ühikulise ruuminurga kohta tulev valgusvoog. Ühik 1cd kandela .
80. Mis on valgustatus? Ühik SI-s. Mis on heledus? Ühik SI-s.
Valgustatus on pinnale langeva valgusvoogu iseloomustav suurus. Ühik 1lm/1m2=1lx luks .
Heledus on pinnalt kiirguva valgustugevust iseloomustav suurus. Ühik 1cd/1m2=1nt nitt . Heledus iseloomustab kiirgavat pinda.
81. Miks on vaja valguse puhul interferentspildi saamiseks koherentseid laineid ? Miks loomulik valgus pole koherentne.
Interferents on lainete liitumine. See on samasihiliste võnkumiste liitumine. Ajas püsiv liitmise tulemus on võimalik ainult koherentsete lainete puhul ehk sama sageduse (monokromaatse) ja püsiva faasivahega lainete puhul. Reaalsed valgusallikad ei kiirga kunagi monokromaatseid laineid vaid kiirgajaks on aatom, mis kiirgab kaootiliselt valgusfootoneid. Aines kiirgavad kõik aatomid kaootiliselt ja seetõttu on erinevate kiirgusaktide algfaasid erinevad.
82. Mis on ajaline ja ruumiline koherentsus?
Valguslainete ajaline koherentsus - selle hindamiseks vaadatakse ajalist pikkust, mille jooksul valguslainete paketis juhuslik faasimuutus ei ületa π-d.
Valguslainete ruumiline koherentsus – hindamiseks vaadeldakse ruumiosa mõõdet, mille sihis lainepakettides juhuslik faasivahe ei muutu rohkem kui π võrra.
83. Lähtudes joonisest, tuletage valguse interferentsi üldtingimused punktis M.
Faasivahe δ punktis M.
Δ On optiline käiguvahe.
Maksimumtingimus:
Miinimumtingimus:
84.Tuletage valem interferentsi tingimuste jaoks punktis x.
Igas punktis valguse intensiivsus on määratud käiguvahega Δ.
Maksimumtingimus: Miinimumtingimus:
85. Tuletage kiire 1 ja 2 optilise käiguvahe avaldis maksimumi ja miinimumi jaoks.
Lained 1 ja 2 interfereeruvad.
Maksimumtingimus:
Miinimumtingimus:
86. Mis on lineaarselt polariseeritud valgus? Polarisatsioonitasand. Joonis.
Vaatame ainult E (elektriväljatugevuse) vektorit. k on valguse liikumise suund. Lineaarselt polariseeritud valgusega on tegemist siis, kui elektrivälja tugevus muutub ainult ühes kindlas sihis. (Lubatud on ainult üks kindel võnkesiht). Lubatud võnkumiste tasandit nimetatakse polarisatsioonitasandiks, mis on määratud vektoritega E ja k.
87. Mis on elliptiliselt polariseeritud valgus? Valem, selgitused .
Elliptiliselt polariseeritud valgusega on tegemist siis kui kiirte intensiivsused on erinevad, või faasinurk on erinev täisnurgast. P- polarisatsiooniaste. I- valguse intensiivsus.
Loomulik valgus:
Lineaarselt polariseeritud valgus:
Elliptiliselt polariseeritud valgus:
88. Malus’ seaduse tuletus. Miks loomuliku valguse täielikul polariseerimisel kaotame intensiivsuse kaks korda.
Polariseeritud valguse saamiseks kasutatakse polarisaatoreid. Malusi seadus käsitleb valguse intevsiivsust polarisaatorist läbimisel. Loomuliku valguse läbiminekul polarisaatorist kahaneb selle intensiivsus kaks korda, sest polarisaator peab ristiolevad komponendid kinni.
89. Brewsteri seadus. Valem, joonis ja seletus.
Katseliselt on peegeldunud ja murdunud valgus osaliselt polariseeritud. Brewster näitas, et vastavalt joonisele on peegeldunud valgus lineaarselt polariseeritud ja murdunud valgus on maksimaalselt polariseeritud, kuid mitte täielikult. Nurk kiirte 1 ja 2 vahel on täisnurk.