Soveltavat tehtävät (651–660)

651. Glyserolin taitekertoimen määritys

Opiskelijat tutkivat oranssin laservalon ([[$ \lambda=656,3\text{ nm} $]]​) taittumista sen mennessä ilmasta glyseroliin. Taitekulma kirjattiin lukuisilla eri tulokulmilla. Tulokset ovat ohessa. Muokkaa mittaustuloksia sellaiseen muotoon, että saat sovitettua niihin suoran ja määritettyä glyserolin taitekertoimen mahdollisimman tarkasti yksittäisissä mittauksissa olevasta satunnaisvirheestä riippumatta.

Aineisto:
Taulukko: glyserolin_taitekertoimen_maaritys.ods (LibreCalc)
Taulukko: glyserolin_taitekertoimen_maaritys.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: glyserolin_taitekertoimen_maaritys.cap (Capstone)
Taulukko: glyserolin_taitekertoimen_maaritys.gambl (Graphical Analysis)

  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

652. Kolikko suihkulähteessä

Masa seisoo Fontana di Trevin reunalla ja näkee suihkulähteen altaan pohjalla kolikon. Kolikko näyttää olevan 53° kulmassa vaakatasosta alaspäin. Miten kaukana altaan reunasta kolikko todellisuudessa on? Veden syvyys altaassa on 32 cm ja Masan silmät ovat 178 cm korkeudella altaan vedenpinnasta.
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

653. Näkymä sukelluksista ylöspäin

  1. Mitä kala näkee katsoessaan kohti veden pintaa? Tutustu oheiseen simulaatioon ja perustele vastauksesi. ​
  2. Sukeltaja on 6,5 metrin syvyydellä ja katsoo kohti veden pintaa. Kuinka suuri on kirkkaana näkyvän alueen pinta-ala? 
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

654. Ääniaaltojen taittuminen

Taittuminen on sekä mekaanisille että sähkömagneettisille aalloille havaittavissa oleva ilmiö. Molemmat noudattavat yleistä taittumislakia

[[$\quad\dfrac{\sin\alpha_1}{\sin\alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}.$]]

Vertaile ääniaallon ja valon käyttäytymistä ilman ja veden rajapinnassa.

    1. Sekä valo että ääni saapuvat ilmasta veteen 11°:n tulokulmassa. Laske molempien taitekulma vedessä.
    2. Kumpaan suuntaan edetessä kyseisessä rajapinnassa valo voi kokonaisheijastua? Entä ääni? Laske molemmille kokonaisheijastuksen rajakulma.
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

655. Lasersäteen kulku prismassa

Vihreä lasersäde ([[$ \lambda=527,0\text{ nm} $]]​) tulee piilasista valmistettuun prismaan. Prisma on muodoltaan tasasivuinen kolmio. Tulokulma on 45°. Määritä säteen reitti prismassa ja sieltä ulos.

  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

656. Valonsäteen eteneminen öljystä veteen

Vedenpinnalla on kerros öljyä, jonka taitekerroin on 1,48. Veden taitekerroin on 1,33.

  1. Valonsäde saapuu ilmasta öljyn pintaan 27 asteen tulokulmassa. Laske kulma, jossa säde etenee vedessä.
  2. Eteneekö valonsäde kaikilla tulokulman arvoilla veteen saakka?
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

657. Signaalin etenemisnopeus valokuidussa

Optinen kuitu koostuu ytimestä ja sitä ympäröivästä vaipasta. Valonsäde etenee ytimen sisällä kokonaisheijastuen aina kohdatessaan ytimen ja vaipan rajapinnan. Ytimen taitekerroin on 1,37 ja vaipan 1,33.

  1. Kuinka suuri on valon etenemisnopeus kuidun ytimessä?
  2. Kuinka suuri täytyy säteen tulokulman vähintään olla sen tullessa ytimen ja vaipan rajapintaan, jotta säde pysyy ytimessä? Miten tuloksesi liittyy siihen, että kuitua ei saa taittaa jyrkästi?
  3. Osan valosta voi ajatella etenevän suoraan ytimen keskellä, kun taas osa heijastelee ytimen puolelta toiselle ytimen ja vaipan rajapinnoista. Heijasteleva säde kulkee pidemmän matkan samanmittaisen valokuidun aikana siksak-muotoisen reitin takia. Kuinka suuri voi olla prosentuaalinen ero hitaimman ja nopeimman valonsäteen kulkuun kuluvan ajan välillä?
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

658. Valkoinen valo hilassa

Valkoista valoa johdettiin hilan läpi. Hilassa oli 250 rakoa/mm. Diffraktiomaksimeissa valkoisen valon havaittiin hajoavan eri väreihin keskimmäistä (päämaksimia) lukuun ottamatta.

  1. Laske, mihin kulmaan ensimmäisen sivumaksimin spektri päättyy, ja mistä toisen sivumaksimin spektri alkaa.
  2. Laske, mihin kulmaan toisen sivumaksimin spektri päättyy, ja mistä kolmannen sivumaksimin spektri alkaa.
  3. Miltä diffraktiokuvio varjostimella näyttää? Kokeile myös käytännössä, jos tarjolla on sopivia välineitä.
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

659. Öljyläikän värit

Vedenpinnalla oleva öljyläikkä muodostaa kalvon veden päälle. Öljyn taitekerroin on suurempi kuin veden taitekerroin. Jos valo saapuu optisesti tiheämmästä aineesta optisesti harvemman aineen rajapintaan, tapahtuu valoaallossa puolen aallonpituuden suuruinen vaihesiirto. Tarkastellaan tilannetta, jossa valonsäde tulee kohtisuoraan öljyläikän pinnalle.

  1. Miten valosäde heijastuu tilanteessa? Piirrä kuva.
  2. Missä rajapinnoissa tapahtuu vaihesiirto? Perustele taitekertoimien avulla.
  3. Vaikuttaako öljyläikän paksuus vahvistavan interferenssin syntyyn?
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

660. Kaksoissateenkaaren synty

Sopivissa olosuhteissa voi muodostua kaksoissateenkaari, jossa sisempi sateenkaarista on tavallinen yksöissateenkaari ja ulompi muodostuu valonsäteiden taittuessa vesipisaroissa eri tavoin. Päättele tai ota selvää, miten kaksoissateenkaaren ulompi kaari muodostuu. Voiko muodostua vielä kolmannenkin kaaren sisältävä kolmoissateenkaari?
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.