ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΔΕΣΜΗΣ LASER ΣΕ ΓΥΑΛΙ ΣΧΗΜΑΤΟΣ L

Μια φωτεινή δέσμη Laser προσπίπτει υπό γωνία 45⁰ στη μια πλευρά ενός γυάλινου κομματιού σχήματος L, όπως φαίνεται στο σχήμα. Κάθε σκέλος της γυάλινης γωνίας έχει το ίδιο πάχος d. Αν δεν συνέβαινε διάθλαση της δέσμης,  θα κινούνταν στο εσωτερικό της γυάλινης γωνίας ακριβώς όπως η διακεκομμένη γραμμή του σχήματος. Αλλά υπάρχει διάθλαση, κι έτσι η δέσμη Laser εξέρχεται από το γυαλί

α.  δεξιά από τη διακεκομμένη γραμμή.

β.  ακριβώς στην προέκταση της διακεκομμένης γραμμής.

γ.  αριστερά από τη διακεκομμένη.

Επιλέξτε, με αιτιολόγηση, το σωστό.

• ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Η ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΗΣ ΟΛΙΚΗΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ ΣΤΗ ΛΑΜΨΗ ΤΩΝ ΔΙΑΜΑΝΤΙΩΝ

"H μικρή κρίσιμη γωνία είναι ο λόγος που ένα κατεργασμένο διαμάντι λαμποκοπά στο φως." ΣΧΟΛ. ΒΙΒΛΙΟ σελ. 69

Από όλους τους δυνατούς συνδυασμούς  υλικών που έχουν μεταξύ τους μια σαφή διαχωριστική επιφάνεια, ο συνδυασμός διαμαντιού - αέρα παρουσιάζει μια από τις μικρότερες  τιμές  του πηλίκου n_b/n_a  και κατ’ επέκταση μια αρκετά μικρή κρίσιμη γωνία. Αυτή η ιδιομορφία του διαμαντιού είναι ο λόγος που κάνει τις κατεργασμένες διαμαντόπετρες⁽¹⁾ να λάμπουν εκθαμβωτικά. Λόγω της μικρής κρίσιμης γωνίας, το φώς εύκολα  παγιδεύεται μέσα στο διαμάντι. Οι περισσότερες ακτίνες που θα εισχωρήσουν σ’ αυτό θα προσπαθήσουν να βγουν στον αέρα προσπίπτοντας στη διαχωριστική επιφάνεια διαμαντιού - αέρα με γωνία μεγαλύτερη από την κρίσιμη. Έτσι, όταν εισχωρήσει φώς μέσα  στο διαμάντι, το πιθανότερο είναι να υποστεί ένα μεγάλο αριθμό ολικών εσωτερικών ανακλάσεων προτού εξέλθει πάλι στον αέρα. Το αποτέλεσμα είναι πιο εντυπωσιακό όταν το ακατέργαστο διαμάντι υποστεί μια επιδέξια σχεδιασμένη κοπή.

Εάν το διαμάντι κοπεί σωστά, τότε το φως που εισέρχεται από την κορυφή του παθαίνει ολικές εσωτερικές ανακλάσεις, εγκλωβίζεται μέσα στον κρύσταλλο και τελικά οδηγείται ξανά στην κορυφή της πέτρας αποδίδοντας τη μέγιστη δυνατή λάμψη (σχήμα α).

Εάν η κοπή⁽²⁾ των διαμαντιών είναι πολύ ρηχή (σχήμα β) ή αρκετά βαθιά (σχήμα γ), χάνουν μέρος της λάμψης τους, η οποία διασκορπίζεται στο κάτω μέρος (σχήμα β) ή στις πλευρικές επιφάνειες του διαμαντιού (σχήμα γ. Συνεπώς το πετράδι που δεν έχει τις σωστές αναλογίες είναι λιγότερο λαμπερό και εντυπωσιακό αλλά και όπως είναι φυσικό, χαμηλότερης αξίας.

 1.  Στη φυσική τους κατάσταση, τα διαμάντια έχουν κρυμμένη την ομορφιά τους. Παρ' όλο που η φύση προσδιορίζει το χρώμα την καθαρότητα και τα καράτια τους (5 καράτια = 1 gr), χρειάζεται ωστόσο το χέρι ενός ειδικού τεχνίτη ο οποίος με την κατάλληλη κοπή τους θα δημιουργήσει συγκεκριμένες γωνίες και αναλογίες ώστε να βελτιώσει τις οπτικές ιδιότητες στο εσωτερικό των διαμαντιών.

2.  Η λέξη κοπή αναφέρεται και στο σχήμα του διαμαντιού. Οι επτά δημοφιλέστερες κοπές διαμαντιού είναι: Round brilliant, marquise, pear, emerald-cut, princess, oval & heart.

ΓΙΑ ΝΑ ΜΗ ΧΑΝΕΤΕ ΧΡΟΝΟ … ΚΑΙ ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ

 ΘΕΣΤΕ ΤΙΣ ΤΙΜΕΣ ΤΩΝ ΔΕΙΚΤΩΝ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕ ΕΝΑ ΚΛΙΚ ΘΑ ΕΧΕΤΕ:         

Α.  ΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΓΩΝΙΑ                                                                                                 

Β. ΤΙΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΣΤΑ ΔΥΟ ΥΛΙΚΑ                                                       

ΓΥΑΛΙΝΟ ΠΡΙΣΜΑ ΜΕ ΚΑΤΟΠΤΡΙΚΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

Η κάθετη τομή ενός γυάλινου πρίσματος έχει το σχήμα ενός ισοσκελούς τριγώνου. Μια από τις ίσες έδρες του είναι επαργυρωμένη ώστε να λειτουργεί ως καθρέπτης. Μια φωτεινή μονοχρωματική δέσμη  προσπίπτει κάθετα στην άλλη μη επαργυρωμένη έδρα του και, μετά από δυο διαδοχικές ανακλάσεις, εξέρχεται από τη βάση του πρίσματος  με διεύθυνση κάθετη προς αυτήν.

Α) Να βρείτε τις γωνίες του πρίσματος.

Β) Οι τιμές του δείκτη

Δείτε:

·         Ολόκληρη την ερώτηση

·         Την απάντηση

ΠΡΙΣΜΑ ΜΕ ΤΟΜΗ ΟΡΘΟΓΩΝΙΟΥ ΤΡΙΓΩΝΟΥ ΣΤΟ ΝΕΡΟ ΚΑΙ ΜΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ

Μια παραλλαγή της 2.44 σελ. 83 του σχολικού βιβλίου.

 Ένα γυάλινο πρίσμα με τομή σχήματος ορθογωνίου τριγώνου είναι βυθισμένο εν μέρει μέσα στο νερό όπως στο σχήμα. Μια ακτίνα μονοχρωματικού φωτός προσπίπτει κάθετα στην πλευρά ΑΒ προερχόμενη από τον αέρα

Δείτε:

Ολόκληρη την ερώτηση

Την απάντηση

ΑΝΑΚΛΑΣΗ – ΔΙΑΘΛΑΣΗ – ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Snell – ΘΕΜΑ Β. Ερώτηση 1η

1. Γωνία εκτροπής σε ένα γυάλινο τριγωνικό πρίσμα.

Το γυάλινο τριγωνικό πρίσμα που φαίνεται στην εικόνα έχει δείκτη διάθλασης  n_γ  = √ 3 

Ο αέρας γύρω του έχει δείκτη n_α = 1.  

Για την περίπτωση που φαίνεται στο σχήμα,  να υπολογίσετε τη γωνία εκτροπής ε της φωτεινής ακτίνας.

·        ΑΠΑΝΤΗΣΗ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ – ΔΙΑΘΛΑΣΗ – ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Snell – ΘΕΜΑ Β. Ερώτηση 2η

2. Φαινόμενο βάθος = Πραγματικό βάθος/n. Πότε ισχύει.

  Όπως φαίνεται στο σχήμα, ένα αντικείμενο Σ είναι σε βάθος Η μέσα σε ένα  διάφανο υγρό με δείκτη διάθλασης n. Σε πόσο βάθος βλέπουμε το αντικείμενο καθώς το κοιτάζουμε από ένα σημείο που βρίσκεται πάνω στην κατακόρυφο Σψ ή σχεδόν πάνω σ’ αυτήν;

Δίνεται ότι για μικρές γωνίες η εφαπτομένη είναι περίπου ίση με το ημίτονο.

·        ΑΠΑΝΤΗΣΗ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ – ΔΙΑΘΛΑΣΗ – ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ Snell – ΘΕΜΑ Β. Ερώτηση 3η

3. Μια “καθολική” ολική εσωτερική ανάκλαση                                                       

Όπως φαίνεται στο σχήμα, μια ακτίνα προσπίπτει στην πλευρική επιφάνεια ενός γυάλινου παραλληλεπίπεδου πρίσματος απεριόριστου μήκους και εισέρχεται στο εσωτερικό του. Ο δείκτης διάθλασης του πρίσματος είναι n.

 Δείξτε ότι αν n >√ 2 , όλες οι εισερχόμενες ακτίνες μπορούν να υποστούν ολική εσωτερική ανάκλαση.

(Εξαιρείται φυσικά η περίπτωση όπου π₁ = 0^ο).

Απάντηση 

Δείτε επίσης:

•  ΑΝΑΚΛΑΣΗ – ΔΙΑΘΛΑΣΗ, ΠΕΝΤΕ ΕΥΚΟΛΑ ΚΟΜΜΑΤΙΑ ΘΕΜΑ Β
• ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΑΝΑΣΚΕΥΗ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ. 3η

ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΗΛΜ ΚΥΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ΔΕΙΚΤΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΓΩΝΙΑ.

Η εξίσωση που περιγράφει την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου μιας μονοχρωματικής ακτίνας φωτός που διαδίδεται κατά τη διεύθυνση x είναι:

α) Να βρείτε το δείκτη διάθλασης n του διαφανούς υλικού.

Η συνέχεια και η λύση της άσκησης εδώ.

Συρραφή ή ανασκευή ασκήσεων του σχολικού βιβλίου.

Έχετε σκεφτεί ότι από τις ασκήσεις του σχολικού βιβλίου μπορούν να προκύψουν με συρραφή ή ανασκευή τους και άλλες πιο όμορφες (και ως εκ τούτου “επικίνδυνες”);  Αρκετά παιδευτήκατε με το κεφάλαιο των κυμάτων. Απολαύστε τώρα τους καρπούς του μόχθου σας. Το blog αφιερώνει το τριήμερο που ακολουθεί τρείς ασκήσεις εμπνευσμένες από αυτές του σχολικού βιβλίου. Εδώ, η πρώτη άσκηση.

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ... Πέντε εύκολα κομμάτια - οι απαντήσεις.

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΘΛΑΣΗ- ΘΕΜΑ Β ... πέντε εύκολα κομμάτια. 

Οι απαντήσεις εδώ.

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΘΛΑΣΗ - Όταν το φως προσπίπτει κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια

Από την πηγή Ο εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία συχνότητας  f = 3∙10¹⁵ Hz, η οποία προσπίπτει κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια κενού – διαφανούς υλικού, διανύοντας τη διαδρομή ΟΑ  μήκους d =10 cm.

α)  Εξετάστε αν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι ορατή.

β)  Πόσα μήκη κύματος αντιστοιχούν στη διαδρομή ΟΑ;

γ)  Αν κατά την είσοδο της ακτινοβολίας στο δεύτερο οπτικό μέσο το ποσοστό μείωσης του μήκους κύματος είναι 20%, πόσος είναι ο δείκτης διάθλασης του υλικού και πόση η ταχύτητα του φωτός στο εσωτερικό του;

Δίνονται:
c =3∙10⁸ m/sec,  λ_{0,ιώδους} = 400 nm,  λ_{0,ερυθρού} = 700 nm.

Όλες οι ερωτήσεις εδώ.

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΘΛΑΣΗ - Δεκαπέντε ερωτήσεις όλων των τύπων με τις απαντήσεις τους

Μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός διαπερνά τρία διαφορετικά οπτικά μέσα διάδοσης, ίδιου πάχους, ακολουθώντας την πορεία που φαίνεται στο σχήμα.

Ποια από τις παρακάτω προτάσεις δεν είναι σωστή;

α) Το οπτικά πυκνότερο μέσο είναι το (β).

β) Στο υλικό (α) το μήκος κύματος της φωτεινής ακτίνας είναι μικρότερο απ’ ό,τι στα δύο άλλα.

γ) Στο υλικό που η ταχύτητα διάδοσης της ακτίνας είναι μικρότερη, είναι μικρότερο και το μήκος της διαδρομής που διανύει.

δ) Ολική ανάκλαση μπορεί να συμβεί όταν η ακτίνα προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια των μέσων (β) και (γ).

Δείτε εδώ όλες τις ερωτήσεις