ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α Α1. Κατά την ανάλυση λευκού φωτός από γυάλινο πρίσμα, η γωνία εκτροπής του κίτρινου χρώματος είναι: α) μικρότερη της γωνίας εκτροπής του ιώδους και της γωνίας εκτροπής του κόκκινου. β) μεγαλύτερη της γωνίας εκτροπής του κόκκινου και της γωνίας εκτροπής του ιώδους. γ) μεγαλύτερη της γωνίας εκτροπής του κόκκινου και μικρότερη της γωνίας εκτροπής του ιώδους. δ) μικρότερη της γωνίας εκτροπής του κόκκινου και μεγαλύτερη της γωνίας εκτροπής του ιώδους. Α2. Το ουράνιο τόξο είναι αποτέλεσμα: α) της απορρόφησης του φωτός από την ατμόσφαιρα. β) της μονοχρωματικότητας του ηλιακού φωτός. γ) του διασκεδασμού και της ολικής ανάκλασης του λευκού φωτός. δ) των ιδιοτήτων της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Α3. Η υπέρυθρη ακτινοβολία: α) έχει μικρότερο μήκος κύματος στο κενό από την ορατή. β) προκαλεί το μαύρισμα του δέρματος μας, όταν εκτιθέμεθα στον ήλιο. γ) συμμετέχει στην μετατροπή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας σε όζον. δ) δεν προκαλεί το φαινόμενο του φωσφορισμού. Α4. Η σωματιδιακή φύση του φωτός εκδηλώνεται στο: α) φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. β) φαινόμενο της περίθλασης. γ) φαινόμενο της συμβολής. δ) φαινόμενο της πόλωσης. Α5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιο σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. α) Το οπτικά πυκνότερο μέσο είναι αυτό που έχει τον μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης. β) Σε ένα υλικό οπτικό μέσο η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για διαφορετικά μήκη κύματος. γ) Η θεωρία των κβάντα δεν αναιρεί την κυματική φύση του φωτός. δ) Όταν μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός προσπίπτει πλάγια στη διαχωριστική επιφάνεια δύο οπτικών μέσων, η γωνία πρόσπτωσης της ισούται με τη γωνία ανάκλασης της. ε) Ο Planck απέδειξε ότι όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο ταλαντώνεται, παράγει ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Σελίδα 1 από 6

2 Α1. γ Α2. γ Α3. δ Α4. α Α5. α) Σ, β) Λ, γ) Σ, δ) Σ, ε) Λ ΘΕΜΑ Β Β1. Μια ακτίνα μονοχρωματικού φωτός διέρχεται από ένα οπτικό μέσο (1) με δείκτη διάθλασης n 1 σε άλλο οπτικό μέσο (2) με δείκτη διάθλασης n 2. Αν το μήκος κύματος της μονοχρωματικής ακτινοβολίας στο μέσο (1) είναι λ 1 και στο μέσο (2) είναι λ 2, τότε ισχύει: Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 6) Β1. Σωστή απάντηση είναι η γ. Ισχύει: (1) και (2) Με διαίρεση κατά μέλη των σχέσεων (1) και (2) έχουμε: Β2. Μονοχρωματική ακτίνα φωτός διαπερνά διαδοχικά δύο οπτικά υλικά (1) και (2), με δείκτες διάθλασης και αντίστοιχα. Η ακτίνα προσπίπτει κάθετα στις διαχωριστικές επιφάνειες των δύο οπτικών υλικών, όπως φαίνεται στο σχήμα και ο χρόνος διέλευσης της ακτινοβολίας από το οπτικό υλικό (2) είναι τριπλάσιος από το χρόνο διέλευσης της ακτινοβολίας από το οπτικό υλικό (1). Τα δύο οπτικά υλικά έχουν πάχος και αντίστοιχα. Στο οπτικό υλικό (1) το πάχος ισούται με μήκη κύματος της ακτινοβολίας στο μέσο αυτό. Με πόσα μήκη κύματος της ακτινοβολίας στο οπτικό υλικό (2) ισούται το πάχος ; Σελίδα 2 από 6

3 2d ( 2 ) 2 n d (1 ) n 1 α) β) γ) Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 7) Β2. Σωστή απάντηση είναι η β. Ισχύει: ή ή ή ή (3) Έστω ο αριθμός των μηκών κύματος της ακτινοβολίας που χωράνε στο οπτικό μέσο (2). Ισχύει: ή, ή λόγω της σχέσης (3): μήκη κύματος. Β3. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται σε οπτικό μέσο με ταχύτητα και το μήκος κύματος της στο μέσο αυτό είναι 400 nm. Δεδομένου ότι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό είναι, η παραπάνω ακτινοβολία α) είναι ορατή. β) είναι υπεριώδης. γ) είναι υπέρυθρη. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. (Μονάδες 2) Σελίδα 3 από 6

4 Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. (Μονάδες 6) Β3. Σωστή απάντηση είναι η α. Ισχύει: ή ή ή. Συνεπώς είναι: ή ή ή ή. Επομένως η ακτινοβολία είναι ορατή. ΘΕΜΑ Γ Μια πηγή μονοχρωματικού φωτός εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία με ρυθμό φωτόνια ανά δευτερόλεπτο. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στο κενό είναι. Η ακτινοβολία απορροφάται πλήρως από ποσότητα νερού, στο οποίο όταν διαδίδεται το μήκος κύματος της γίνεται 600. Γνωρίζουμε ότι για να αυξηθεί η θερμοκρασία αυτής της ποσότητας του νερού κατά 1 ο C (βαθμό Κελσίου) απαιτείται ενέργεια. Γ1. Να υπολογίσετε την ενέργεια ενός φωτονίου της ακτινοβολίας. Γ2. Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο νερό. Γ3. Να υπολογίσετε την ισχύ της πηγής, που εκπέμπει την παραπάνω ακτινοβολία. Γ4. Να υπολογίσετε την ολική ενέργεια των φωτονίων τα οποία απορροφώνται από την παραπάνω ποσότητα νερού σε χρονική διάρκεια. Γ5. Αν η ίδια ποσότητα νερού απορροφήσει ακτινοβολία για χρονική διάρκεια να βρείτε τη μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού στη χρονική διάρκεια. Δίνονται: η σταθερά του Planck: κενό:. και η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο Γ1. Ισχύει: ή ή ή. Γ2. Ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι ή. Συνεπώς η ταχύτητα διάδοσης της ακτινοβολίας στο νερό είναι: ή. Σελίδα 4 από 6

5 Γ3. Έστω ο ρυθμός με τον οποίο εκπέμπονται φωτόνια από την πηγή. Η ισχύς της πηγής υπολογίζεται από τη σχέση: ή ή. Γ4. Ισχύει ή ή. Γ5. Η συνολική ενέργεια των φωτονίων που απορροφά η ποσότητα του νερού σε χρόνο υπολογίζεται από τη σχέση: ή. Για να αυξηθεί η θερμοκρασία του νερού κατά απαιτείται συνολικά. Συνεπώς όταν το νερό απορροφά ενέργεια η θερμοκρασία του αυξάνεται κατά. ΘΕΜΑ Δ Η γυάλινη πλάκα που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα έχει πάχος d = 0,9m. Δύο μονοχρωματικές ακτινοβολίες (1) και (2), που διαδίδονται στο κενό με μήκη κύματος και αντίστοιχα πέφτουν ταυτόχρονα κάθετα στη μία έδρα της γυάλινης πλάκας. Κατά την είσοδο των ακτινοβολιών στην γυάλινη πλάκα, το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (1) ελαττώνεται κατά 20% σε σχέση με το μήκος κύματος της στο κενό και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (2) ελαττώνεται κατά ¼ σε σχέση με την αρχική του τιμή. 0 (1) 0(2 ) d Δ1. Να υπολογίσετε το δείκτη διάθλασης που παρουσιάζει η γυάλινη πλάκα για κάθε μια από τις παραπάνω ακτινοβολίες. Δ2. Να υπολογίσετε τις ταχύτητες διάδοσης των παραπάνω ακτινοβολιών στο γυαλί. Δ3. Να υπολογίσετε τη χρονική διαφορά με την οποία εξέρχονται οι δύο ακτινοβολίες από τη γυάλινη πλάκα. Δ4. Έστω Ν 1 και Ν 2 οι αριθμοί των φωτονίων της ακτινοβολίας (1) και (2) αντίστοιχα, που προσπίπτουν στο γυάλινη πλάκα στη μονάδα του χρόνου. Αν ισχύει ότι, να υπολογίσετε το πηλίκο του ρυθμού με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (1) στο γυάλινη πλάκα προς το ρυθμό με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (2) στο γυάλινη πλάκα. Σελίδα 5 από 6

6 Δ5. Παρατηρείται αλλαγή του χρώματος της ακτινοβολίας (2) κατά τη διάδοση της μέσα στη γυάλινη πλάκα; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας. Δίνονται: και. Δ1. Για την ακτινοβολία (1) ισχύει: ή. Συνεπώς είναι: ή. Για την ακτινοβολία (2) ισχύει: ή. Συνεπώς: ή. Δ2. Για την ακτινοβολία (1) ισχύει: ή. Για την ακτινοβολία (2) ισχύει: ή. Δ3. Έστω και οι χρόνοι διέλευσης των ακτινοβολιών (1) και (2) αντίστοιχα από τη γυάλινη πλάκα. Ισχύει: ή ή ή. Δ4. Έστω ο ρυθμός με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (1) στη γυάλινη πλάκα και ο ρυθμός με τον οποίο προσπίπτει η ενέργεια της ακτινοβολίας (2) στη γυάλινη πλάκα. Ισχύει: ή ή ή ή. Δ5. Επειδή η συχνότητα της ακτινοβολίας (2) δε μεταβάλλεται κατά την είσοδο της από το κενό στη γυάλινη πλάκα, δεν θα παρατηρηθεί μεταβολή του χρώματος της ακτινοβολίας. Σελίδα 6 από 6