Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
Un vas de formă cilindrică conține apă (n_apă = 4/3). Deasupra apei din vas se află aer (n_aer = 1). Într-un punct S, situat pe peretele vertical al vasului, se plasează o sursă punctiformă de lumină.
O rază de lumină monocromatică SA se propagă și ajunge la suprafața de separare aer-apă sub unghiul de incidență i, ca în figura alăturată. După refracția din punctul A, raza de lumină se propagă prin apă și atinge fundul vasului în punctul B. Înălțimea apei din vas este MN = 12 cm. Se cunosc: SN = 18 cm și AM = 8 cm.
Determinați: viteza de propagare a luminii prin apă;
Arată baremul
Răspuns: 2,25 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
v = c/n_apă - 3p
rezultat final v = 2,25 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O riglă metalică verticală cu lungimea H = 180 cm se sprijină pe fundul unui bazin. Razele de lumină provenite de la Soare formează cu verticala unghiul i ≅ 53° (sin i = 0,8), ca în figura alăturată.
Calculați lungimea umbrei lăsate de riglă pe fundul bazinului, când bazinul este gol.
Arată baremul
Răspuns: L₀ = 240 cm
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
L₀ = H · tg i - 2p
tg i = 4/3 - 1p
rezultat final L₀ = 240 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O riglă metalică verticală cu lungimea H = 180 cm se sprijină pe fundul unui bazin. Razele de lumină provenite de la Soare formează cu verticala unghiul i ≅ 53° (sin i = 0,8), ca în figura alăturată.
Se umple bazinul cu apă (n = 4/3). Calculați viteza de propagare a luminii în apă.
Arată baremul
Răspuns: v = 2,25 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 3p
v = c/n - 2p
rezultat final v = 2,25 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O riglă metalică verticală cu lungimea H = 180 cm se sprijină pe fundul unui bazin. Razele de lumină provenite de la Soare formează cu verticala unghiul i ≅ 53° (sin i = 0,8), ca în figura alăturată.
Se umple bazinul cu apă (n = 4/3).
Determinați sinusul unghiului sub care lumina se refractă la trecerea din aer în apă.
Arată baremul
Răspuns: sin r = 0,6
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
sin i = n sin r - 3p
rezultat final sin r = 0,6 - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată S este o sursă punctiformă de lumină, aflată pe un zid, pe malul A al unei ape cu lățimea AB = L = 15 m. Sub apă se află un scafandru cu ochii la nivelul punctului O, aflat la adâncimea BO = h = 4 m, pe verticala malului B. Scafandrul vede sursa prin refracție, pe direcția OC. Cunoscând indicele de refracție al apei, n = 4/3, și distanța AC = d = 12 m, calculați:
viteza de propagare a luminii în apă;
Arată baremul
Răspuns: 2,25·10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
n = c/v - 3p
rezultat final: v = 2,25·10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată S este o sursă punctiformă de lumină, aflată pe un zid, pe malul A al unei ape cu lățimea AB = L = 15 m. Sub apă se află un scafandru cu ochii la nivelul punctului O, aflat la adâncimea BO = h = 4 m, pe verticala malului B. Scafandrul vede sursa prin refracție, pe direcția OC. Cunoscând indicele de refracție al apei, n = 4/3, și distanța AC = d = 12 m, calculați:
înălțimea reală AS = H la care se află sursa față de apă.
Arată baremul
Răspuns: 9 m
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
SC = √(H² + d²) - 1p
sin i = d/SC - 1p
rezultat final: H = 9 m - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată este prezentată o secțiune printr-un bloc cubic confecționat dintr-un material transparent cu indicele de refracție n = √(3/2) ≅ 1,225. Secțiunea este paralelă cu una dintre fețele cubului. O rază de lumină, care vine din aer (nₐₑᵣ ≅ 1) și se propagă în planul figurii, cade sub unghiul de incidență i₁ = 60° pe fața superioară a cubului. Determinați:
viteza de propagare a luminii în materialul transparent;
Arată baremul
Răspuns: v ≅ 2,45 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
v = c/n - 3p
rezultat final v ≅ 2,45 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Două lame transparente, cu fețele plane și paralele, sunt suprapuse ca în figura alăturată. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,22 (≅ √(3/2)) și respectiv n₂ = 1,73 (≅ √3). O rază de lumină atinge suprafața superioară a primei lame sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ = 1,0.
Calculați raportul dintre viteza de propagare a luminii în lama cu indicele de refracție n₁ și viteza de propagare a luminii în lama cu indicele de refracție n₂.
Arată baremul
Răspuns: v₁/v₂ = √2 ≅ 1,4
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
v₁/v₂ = n₂/n₁ - 2p
rezultat final v₁/v₂ = √2 ≅ 1,4 - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Două lame transparente, cu fețele plane și paralele, sunt suprapuse ca în figura alăturată. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,22 (≅ √(3/2)) și respectiv n₂ = 1,73 (≅ √3). O rază de lumină atinge suprafața superioară a primei lame sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ = 1,0.
Calculați unghiul de refracție al razei de lumină la trecerea din lama cu indicele de refracție n₁ în lama cu indicele de refracție n₂.
Arată baremul
Răspuns: 30°
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
n₁ sin i′ = n₂ sin r′ - 2p
i′ = r - 1p
rezultat final r′ = 30° - 1p
Cunoscând grosimea celei de-a doua lame, e = 1,73 cm, calculați distanța parcursă de raza de lumină în această lamă, până la ieșirea în aer prin fața inferioară a lamei.
Arată baremul
Răspuns: x = 2 cm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
cos r′ = e/x - 3p
rezultat final x = 2 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O rază de lumină vine din aer (nₐₑᵣ ≅ 1) și este incidentă sub unghiul i = 60° pe fața superioară a unei lame optice cu fețele plane și paralele, de grosime e = 3 mm, ca în figura alăturată. Unghiul de refracție al razei de lumină la trecerea prin suprafața superioară a lamei este r = 30°.
Determinați:
deviația unghiulară a razei de lumină la trecerea prin suprafața superioară a lamei (unghiul dintre raza refractată la intrarea în lamă și direcția razei incidente);
Arată baremul
Răspuns: δ = 30°
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
δ = i − r - 3p
rezultat final δ = 30° - 1p
intervalul de timp în care raza de lumină traversează lama, din punctul de incidență de pe fața superioară a lamei până la ieșirea prin fața inferioară a lamei.
Arată baremul
Răspuns: Δt ≅ 2·10⁻¹¹ s
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
Δt = l/v - 2p
l = e/cos r - 1p
rezultat final Δt ≅ 2·10⁻¹¹ s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O lamă cu fețe plane și paralele, confecționată dintr-un material optic transparent cu indicele de refracție n = 1,32, este situată în aer (n_aer ≅ 1). O rază de lumină monocromatică, venind din aer, este incidentă pe una dintre fețele lamei sub unghiul de incidență i = 60° și traversează lama, ieșind prin fața opusă. Considerați cunoscute valorile: sin41° ≅ 0,656, cos41° ≅ 0,755 și sin60° ≅ 0,866.
Determinați viteza de propagare a luminii în lamă.
Arată baremul
Răspuns: v ≅ 2,27 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
v = c/n - 3p
rezultat final: v ≅ 2,27 · 10⁸ m/s - 1p
Realizați un desen în care să reprezentați mersul razei de lumină prin aer și prin lamă. Pentru intrarea în lamă, marcați pe desen și notați cu i unghiul de incidență, respectiv cu r unghiul de refracție.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
reprezentarea corectă a mersului razei de lumină - 2p
marcarea și notarea corectă a celor două unghiuri - 2p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O lamă cu fețe plane și paralele, confecționată dintr-un material optic transparent cu indicele de refracție n = 1,32, este situată în aer (nₐₑᵣ ≅ 1). O rază de lumină monocromatică, venind din aer, este incidentă pe una dintre fețele lamei sub unghiul de incidență i = 60° și traversează lama, ieșind prin fața opusă. Considerați cunoscute valorile: sin 41° ≅ 0,656, cos 41° ≅ 0,755 și sin 60° ≅ 0,866.
Dacă grosimea lamei este e = 15,1 mm, determinați distanța parcursă de raza de lumină prin lama cu fețe plane și paralele.
Arată baremul
Răspuns: 20 mm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
d = e / cos r - 2p
rezultat final:
d = 20 mm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un bloc de sticlă cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) are secțiunea ABCD dreptunghiulară, ca în figura alăturată. Blocul este plasat în aer (nₐₑᵣ = 1). O rază de lumină monocromatică este incidentă pe suprafața AB în punctul E, sub unghiul i = 60° față de normala la suprafață. Propagarea razei de lumină are loc în planul ABCD. Raza de lumină se refractă în punctul E, străbate blocul de sticlă, se reflectă în punctul F, după care intersectează baza CD. Se cunosc: AB = 4 cm și AD = 5,2 (≅ 3√3) cm, iar AE = EB.
Determinați: măsura unghiului r, format de raza refractată cu normala la suprafață în punctul E;
Arată baremul
Răspuns: r = 30°
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
nₐₑᵣ·sin i = n·sin r - 3p
rezultat final: r = 30° - 1p
Un bloc de sticlă cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) are secțiunea ABCD dreptunghiulară, ca în figura alăturată. Blocul este plasat în aer (nₐₑᵣ = 1). O rază de lumină monocromatică este incidentă pe suprafața AB în punctul E, sub unghiul i = 60° față de normala la suprafață. Propagarea razei de lumină are loc în planul ABCD. Raza de lumină se refractă în punctul E, străbate blocul de sticlă, se reflectă în punctul F, după care intersectează baza CD. Se cunosc: AB = 4 cm și AD = 5,2 (≅ 3√3) cm, iar AE = EB.
Determinați: distanța dintre punctele F și C;
Arată baremul
Răspuns: FC ≅ 1,73 cm
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
tg r = EB/BF - 1p
FC = BC − BF - 1p
rezultat final: FC ≅ 1,73 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un bloc de sticlă cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) are secțiunea ABCD dreptunghiulară, ca în figura alăturată. Blocul este plasat în aer (nₐₑᵣ = 1). O rază de lumină monocromatică este incidentă pe suprafața AB în punctul E, sub unghiul i = 60° față de normala la suprafață. Propagarea razei de lumină are loc în planul ABCD. Raza de lumină se refractă în punctul E, străbate blocul de sticlă, se reflectă în punctul F, după care intersectează baza CD. Se cunosc: AB = 4 cm și AD = 5,2 (≅ 3√3) cm, iar AE = EB.
Determinați: distanța dintre punctul C și punctul în care raza de lumină intersectează baza CD.
Arată baremul
Răspuns: CG = 1 cm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: - 4p
i′ = 90° − r - 1p
r′ = i′ - 1p
tg r′ = FC/CG - 1p
rezultat final: CG = 1 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată, sursa punctiformă de lumină S se află pe fundul unui bazin plin cu apă. Bazinul este mărginit, în dreapta, de un zid înalt. O rază de lumină emisă de sursă către suprafața apei ajunge în punctul A și suferă atât fenomen de reflexie, cât și fenomen de refracție. Punctul B se află pe fundul bazinului, pe aceeași verticală cu punctul A. Se cunosc: adâncimea apei h = 4 m, lungimile segmentelor SB = 3 m, AC = 4 m, indicele de refracție al apei, n = 4/3 și indicele de refracție al aerului nₐₑᵣ = 1.
Reprezentați într-un desen pe foaia de examen raza reflectată și raza refractată în punctul A.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
reprezentarea corectă a razelor reflectată și refractată - 4p
Determinați înălțimea H, față de C, la care raza refractată întâlnește zidul.
Arată baremul
Răspuns: 3 m
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
n · sin i = nₐₑᵣ · sin r - 1p
sin i = SB/√(h² + SB²) - 1p
sin r = AC/√(AC² + H²) - 1p
rezultat final H = 3 m - 1p
Calculați valoarea pe care ar trebui să o aibă sinusul unghiului de incidență pentru ca, după refracție, raza de lumină să se propage de-a lungul suprafeței de separare apă – aer.
Arată baremul
Răspuns: sin i′ = 0,75
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
n sin i′ = nₐₑᵣ sin 90° - 3p
rezultat final sin i′ = 0,75 - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
O lamă cu fețe plan paralele, plasată în aer (nₐₑᵣ ≅ 1), are grosimea d = 5,2 cm (≅ 3√3 cm) și este confecționată dintr-un material transparent cu indicele de refracție n = 1,6. Deasupra lamei se află o oglindă plană, paralelă cu suprafața superioară a lamei, ca în figură. Pe fața superioară a lamei se află o sursă punctiformă S, care emite o rază de lumină monocromatică, orientată sub unghiul α față de normala la suprafața lamei. După ce se reflectă pe suprafața oglinzii în punctul A, raza atinge lama în punctul B și străbate lama până când iese din nou în aer, prin punctul C. Se cunosc: sin α = 0,8 și distanța SB = 7,2 cm.
Calculați lungimea ℓ a drumului S-A-B, parcurs de raza de lumină în aer.
Arată baremul
Răspuns: ℓ = 9 cm
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
sin i = SB/(2 · SA) - 1p
i = α - 1p
ℓ = 2 · SA - 1p
rezultat final: ℓ = 9 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
O lamă cu fețe plan paralele, plasată în aer (nₐₑᵣ ≅ 1), are grosimea d = 5,2 cm (≅ 3√3 cm) și este confecționată dintr-un material transparent cu indicele de refracție n = 1,6. Deasupra lamei se află o oglindă plană, paralelă cu suprafața superioară a lamei, ca în figură. Pe fața superioară a lamei se află o sursă punctiformă S, care emite o rază de lumină monocromatică, orientată sub unghiul α față de normala la suprafața lamei. După ce se reflectă pe suprafața oglinzii în punctul A, raza atinge lama în punctul B și străbate lama până când iese din nou în aer, prin punctul C. Se cunosc: sin α = 0,8 și distanța SB = 7,2 cm.
Determinați măsura unghiului de refracție r dintre normala la suprafață și direcția razei de lumină BC care traversează lama.
Arată baremul
Răspuns: r = 30°
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
nₐₑᵣ · sin i′ = n · sin r - 2p
i′ = α - 1p
rezultat final: r = 30° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
O lamă cu fețe plan paralele, plasată în aer (nₐₑᵣ ≅ 1), are grosimea d = 5,2 cm (≅ 3√3 cm) și este confecționată dintr-un material transparent cu indicele de refracție n = 1,6. Deasupra lamei se află o oglindă plană, paralelă cu suprafața superioară a lamei, ca în figură. Pe fața superioară a lamei se află o sursă punctiformă S, care emite o rază de lumină monocromatică, orientată sub unghiul α față de normala la suprafața lamei. După ce se reflectă pe suprafața oglinzii în punctul A, raza atinge lama în punctul B și străbate lama până când iese din nou în aer, prin punctul C. Se cunosc: sin α = 0,8 și distanța SB = 7,2 cm.
Determinați intervalul de timp necesar luminii pentru a ajunge din punctul B în punctul C.
Arată baremul
Răspuns: Δt = 3,2 · 10⁻¹⁰ s
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
Δt = BC/v - 1p
v = c/n - 2p
rezultat final: Δt = 3,2 · 10⁻¹⁰ s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată sunt reprezentate două lame transparente (L₁ și L₂), așezate una peste cealaltă, având între ele o foiță subțire (F) care reflectă lumina. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,73 (≅ √3) și respectiv n₂ = 1,22 (≅ √(3/2)). O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei L₁ sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Figura aferentă problemei III se află pe pagina 4 a subiectului.
Calculați viteza de propagare a luminii în lama L₁.
Arată baremul
Răspuns: v₁ ≅ 1,73 · 10⁸ m/s
D. OPTICĂ - Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
v₁ = c/n₁ - 2p
rezultat final v₁ ≅ 1,73 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată sunt reprezentate două lame transparente (L₁ și L₂), așezate una peste cealaltă, având între ele o foiță subțire (F) care reflectă lumina. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,73 (≅ √3) și respectiv n₂ = 1,22 (≅ √(3/2)). O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei L₁ sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Calculați unghiul de refracție al razei de lumină la intrarea în lama L₁.
Arată baremul
Răspuns: r = 30°
D. OPTICĂ - Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
nₐₑᵣ sin i = n₁ sin r 3p
rezultat final r = 30° 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată sunt reprezentate două lame transparente (L₁ și L₂), așezate una peste cealaltă, având între ele o foiță subțire (F) care reflectă lumina. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,73 (≅ √3) și respectiv n₂ = 1,22 (≅ √(3/2)). O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei L₁ sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Figura cu lamele L₁ și L₂, foița F și raza incidentă este pe pagina 4 a subiectului.
Realizați un desen în care să ilustrați drumul razei de lumină de la intrarea în lama L₁ până la ieșirea din lamă în aer, după reflexia pe foița F.
Arată baremul
D. OPTICĂ
Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Reprezentarea corectă a drumului razei de lumină - 4p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată sunt reprezentate două lame transparente (L₁ și L₂), așezate una peste cealaltă, având între ele o foiță subțire (F) care reflectă lumina. Cele două lame au indicii de refracție n₁ = 1,73 (≅ √3) și respectiv n₂ = 1,22 (≅ √(3/2)). O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei L₁ sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Figura aferentă problemei III se află pe pagina 4 a subiectului.
Se scoate foița F dintre cele două lame, cele două lame rămânând lipite. Calculați unghiul sub care se refractă raza de lumină la trecerea din lama L₁ în lama L₂.
Arată baremul
Răspuns: r′ = 45°
D. OPTICĂ - Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
n₁ sin i′ = n₂ sin r′ - 2p
i′ = r - 1p
rezultat final r′ = 45° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O lamă transparentă, cu indicele de refracție absolut n = 1,73 (≅ √3) și cu grosimea h = 0,87 cm (≅ (√3/2) cm), are fața inferioară argintată, ca în figura alăturată. O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Calculați viteza de propagare a luminii în lamă.
Arată baremul
Răspuns: v ≅ 1,73 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
v = c/n - 2p
rezultat final v ≅ 1,73 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
O lamă transparentă, cu indicele de refracție absolut n = 1,73 (≅ √3) și cu grosimea h = 0,87 cm (≅ (√3/2) cm), are fața inferioară argintată, ca în figura alăturată. O rază de lumină atinge suprafața superioară a lamei sub unghiul de incidență i = 60°. Indicele de refracție al aerului este nₐₑᵣ ≅ 1.
Calculați distanța dintre punctul în care raza de lumină intră în lamă și punctul în care raza de lumină iese din lamă.
Arată baremul
Răspuns: 1 cm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
tg r = x/h - 2p
d = 2x - 1p
rezultat final d = 1 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un semicilindru transparent cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) este așezat cu fața plană orizontală la nivelul suprafeței unui lichid necunoscut, astfel încât partea semicirculară este în lichid, ca în figură. Deasupra se află aer, cu n₀ = 1. O rază laser ajunge din aer pe suprafața plană a semicilindrului, în punctul A, sub unghiul de incidență i₁ = 60°. Dacă o altă rază este incidentă sub același unghi i₁, direct pe suprafața lichidului, atunci ea se refractă sub unghiul r₂ = 35,26° (sin 35,26° ≅ √3/3).
Calculați valoarea unghiului de refracție a razei de lumină în semicilindru.
Arată baremul
Răspuns: r₁ = 30°
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
n₀·sin i₁ = n·sin r₁ - 3p
rezultat final r₁ = 30° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un semicilindru transparent cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) este așezat cu fața plană orizontală la nivelul suprafeței unui lichid necunoscut, astfel încât partea semicirculară este în lichid, ca în figură. Deasupra se află aer, cu n₀ = 1. O rază laser ajunge din aer pe suprafața plană a semicilindrului, în punctul A, sub unghiul de incidență i₁ = 60°. Dacă o altă rază este incidentă sub același unghi i₁, direct pe suprafața lichidului, atunci ea se refractă sub unghiul r₂ = 35,26° (sin 35,26° ≅ √3 / 3).
Calculați valoarea unghiului de incidență la trecerea razei de lumină din semicilindru în lichid, pentru care raza refractată este tangentă la suprafață.
Arată baremul
Răspuns: ℓ = 60°
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
r₂ = 90° ⇒ i₂ = ℓ - 1p
n · sin ℓ = nₓ - 1p
rezultat final ℓ = 60° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta lui Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un semicilindru transparent cu indicele de refracție n = 1,73 (≅ √3) este așezat cu fața plană orizontală la nivelul suprafeței unui lichid necunoscut, astfel încât partea semicirculară este în lichid, ca în figură. Deasupra se află aer, cu n₀ = 1. O rază laser ajunge din aer pe suprafața plană a semicilindrului, în punctul A, sub unghiul de incidență i₁ = 60°. Dacă o altă rază este incidentă sub același unghi i₁, direct pe suprafața lichidului, atunci ea se refractă sub unghiul r₂ = 35,26° (sin 35,26° ≅ √3/3).
Punctul precedent:
c. Calculați valoarea unghiului de incidență la trecerea razei de lumină din semicilindru în lichid, pentru care raza refractată este tangentă la suprafață.
Realizați un desen care să ilustreze situația de la punctul precedent, marcând unghiurile de incidență și respectiv de refracție la trecerea razei de lumină din semicilindru în lichid.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
desen corect - 4p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un bazin plin cu apă are secțiunea verticală de forma unui dreptunghi ABCD, cu laturile AB = CD = 4 m și BC = AD = 3 m. Pe fundul bazinului, în colțul B, se află o monedă. Un observator se află la distanța DE = 4 m de latura CD și are ochii la nivelul punctului O, la înălțimea h = 3 m față de suprafața apei din bazin. Pe desen este reprezentată o rază de lumină BDO care provine de la monedă și ajunge în punctul O.
Se cunoaște indicele de refracție al aerului, n₀ = 1.
Refaceți desenul pe foaia de examen, reprezentați sensul de propagare a luminii de-a lungul razei, marcați și notați unghiul de incidență și unghiul de refracție.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
reprezentarea corectă a sensului de propagare a luminii - 1p
reprezentarea unghiului de incidență i - 1p
reprezentarea unghiului de refracție r - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O rază de lumină care se propagă prin aer (nₐₑᵣ = 1) întâlnește suprafața plană a unui mediu optic transparent cu indicele de refracție n = 1,41 ≅ √2. La întâlnirea suprafeței, raza de lumină suferă atât fenomenul de reflexie, cât și fenomenul de refracție. Raza reflectată este perpendiculară pe raza incidentă.
Reprezentați într-un desen raza de lumină incidentă, raza reflectată și raza refractată.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
reprezentarea corectă a razelor de lumină prin cele două medii optice - 3p
III. Rezolvați următoarea problemă:
O rază de lumină care se propagă prin aer (nₐₑᵣ = 1) întâlnește suprafața plană a unui mediu optic transparent cu indicele de refracție n = 1,41 ≅ √2. La întâlnirea suprafeței, raza de lumină suferă atât fenomenul de reflexie, cât și fenomenul de refracție. Raza reflectată este perpendiculară pe raza incidentă.
Calculați unghiul format de raza refractată cu raza reflectată.
Arată baremul
Răspuns: θ = 105°
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
θ = 180° − i − r - 3p
rezultat final θ = 105° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Pe fundul unui vas paralelipipedic având înălțimea h = 17,3 cm, umplut cu un lichid transparent cu indicele de refracție n = √2, se află o oglindă plană. O rază de lumină, care vine din aer, cade pe suprafața lichidului sub unghiul de incidență i = 45° și intră în lichid. După reflexia pe oglinda de pe fundul vasului raza de lumină se reîntoarce la suprafața de separație lichid-aer și iese în aer. Se cunoaște indicele de refracție al aerului, n₀ = 1.
Determinați valoarea vitezei de propagare a luminii în lichid.
Arată baremul
Răspuns: v ≃ 2,1 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
n = c/v - 2p
rezultat final v ≃ 2,1 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
O lamă din sticlă cu indicele de refracție n_st ≅ 1,41 (= √2) are fețe plane și paralele și este situată în aer (n_a = 1). În punctul S se plasează o sursă punctiformă care emite lumină în toate direcțiile. O rază de lumină monocromatică SI se propagă ajungând pe suprafața de separare sticlă-aer sub unghiul de incidență i = 30° (ca în figura alăturată). Lama are grosimea h = 1,5 cm.
Calculați viteza de propagare a luminii în sticlă.
Arată baremul
Răspuns: v_st ≅ 2,1·10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
v_st = c/n_st - 3p
rezultat final v_st ≅ 2,1·10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O lamă din sticlă cu indicele de refracție nₛₜ ≅ 1,41 (= √2) are fețe plane și paralele și este situată în aer (nₐ = 1). În punctul S se plasează o sursă punctiformă care emite lumină în toate direcțiile. O rază de lumină monocromatică SI se propagă ajungând pe suprafața de separare sticlă-aer sub unghiul de incidență i = 30° (ca în figura alăturată). Lama are grosimea h = 1,5 cm.
Determinați unghiul de refracție al razei de lumină pe fața superioară a lamei.
Arată baremul
Răspuns: r′ = 45°
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
nₛₜ·sin i = nₐ·sin r′ - 3p
rezultat final r′ = 45° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
O lamă din sticlă cu indicele de refracție n_st ≅ 1,41 (= √2) are fețe plane și paralele și este situată în aer (n_a = 1). În punctul S se plasează o sursă punctiformă care emite lumină în toate direcțiile. O rază de lumină monocromatică SI se propagă ajungând pe suprafața de separare sticlă-aer sub unghiul de incidență i = 30° (ca în figura alăturată). Lama are grosimea h = 1,5 cm.
Calculați distanța SI parcursă de lumină.
Arată baremul
Răspuns: SI ≅ 1,7 cm
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
h = SI·cos i - 2p
rezultat final SI ≅ 1,7 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O lamă din sticlă cu indicele de refracție nₛₜ ≅ 1,41 (= √2) are fețe plane și paralele și este situată în aer (nₐ = 1). În punctul S se plasează o sursă punctiformă care emite lumină în toate direcțiile. O rază de lumină monocromatică SI se propagă ajungând pe suprafața de separare sticlă-aer sub unghiul de incidență i = 30° (ca în figura alăturată). Lama are grosimea h = 1,5 cm.
Calculați valoarea minimă a unghiului de incidență al unei raze pe fața superioară a lamei astfel încât raza de lumină să nu poată ieși din lamă prin fața superioară.
Arată baremul
Răspuns: ℓ = 45°
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
nₛₜ·sin ℓ = nₐ·sin 90° - 3p
rezultat final ℓ = 45° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În figura alăturată este reprezentată o lamă din sticlă cu fețe plane și paralele, de grosime h = 2 cm. Indicele de refracție al sticlei este n = 1,41 (≅ √2). O rază de lumină monocromatică este incidentă din aer pe fața superioară a lamei, în punctul A, sub unghiul de incidență i = 45°. Se consideră indicele de refracție al aerului n₀ = 1. Lama are fața inferioară argintată.
Figura lamei și a razei incidente este cea din pagina 4 a subiectului.
Calculați viteza de propagare a luminii în sticlă.
Arată baremul
Răspuns: v ≅ 2,1·10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
n = c/v - 2p
rezultat final: v ≅ 2,1·10⁸ m/s - 1p
Reprezentați parcursul razei de lumină prin lama din sticlă de la incidența în punctul A și până la părăsirea lamei, neglijând toate reflexiile pe fața superioară a lamei.
Arată baremul
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
reprezentare corectă a parcursului razei de lumină - 4p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentată o lamă din sticlă cu fețe plane și paralele, de grosime h = 2 cm. Indicele de refracție al sticlei este n = 1,41 (≅ √2). O rază de lumină monocromatică este incidentă din aer pe fața superioară a lamei, în punctul A, sub unghiul de incidență i = 45°. Se consideră indicele de refracție al aerului n₀ = 1. Lama are fața inferioară argintată.
Condițiile punctului c:
c. Reprezentați parcursul razei de lumină prin lama din sticlă de la incidența în punctul A și până la părăsirea lamei, neglijând toate reflexiile pe fața superioară a lamei.
Determinați distanța, măsurată de-a lungul feței superioare a lamei, dintre punctul de incidență și punctul de ieșire a razei de lumină din lamă, în condițiile punctului c.
Arată baremul
Răspuns: d ≅ 2,3 cm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
tg r = d/(2h) - 3p
rezultat final d ≅ 2,3 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Pe o lamă de sticlă de grosime d ≅ 5,2 cm (= 3√3 cm) și indice de refracție n ≅ 1,73 (= √3), aflată în aer, cade o rază de lumină sub un unghi de incidență i = 60°, ca în figura alăturată.
Determinați valoarea sinusului unghiului de refracție la intrarea în lamă.
Arată baremul
Răspuns: 0.5
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
sin i = n sin r - 3p
rezultat final sin r = 0,5 - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Pe o lamă de sticlă de grosime d ≅ 5,2 cm (= 3√3 cm) și indice de refracție n ≅ 1,73 (= √3), aflată în aer, cade o rază de lumină sub un unghi de incidență i = 60°, ca în figura alăturată.
Calculați timpul în care raza de lumină străbate distanța de la A la B.
Arată baremul
Răspuns: 3,46 · 10⁻¹⁰ s
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
v = c/n - 1p
AB = d/cos r - 1p
Δt = d/(v cos r) - 1p
rezultat final Δt = 3,46 · 10⁻¹⁰ s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Pe o lamă de sticlă de grosime d ≅ 5,2 cm (= 3√3 cm) și indice de refracție n ≅ 1,73 (= √3), aflată în aer, cade o rază de lumină sub un unghi de incidență i = 60°, ca în figura alăturată.
Calculați valoarea distanței AD dintre punctul de incidență și punctul de emergență a razei reflectate pe a doua față.
Arată baremul
Răspuns: AD = 6 cm
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
tg r = AD/(2d) - 2p
rezultat final AD = 6 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O rază de lumină emisă de o sursă laser se propagă în aer (nₐₑᵣ ≅ 1). Raza cade sub unghiul de incidență i ≅ 48,6° (sin i = 0,75) în centrul feței plane a unui cilindru având diametrul d = 5 mm, ca în figura alăturată. Indicele de refracție al materialului transparent din care este confecționat cilindrul este n₁ = 1,5. Determinați:
măsura unghiului de refracție sub care pătrunde lumina în cilindru;
Arată baremul
Răspuns: 30°
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
nₐₑᵣ·sin i = n₁·sin r - 2p
sin r = 0,5 - 1p
rezultat final: r = 30° - 1p
valoarea indicelui de refracție n₂ al unui material care ar trebui să învelească cilindrul pentru ca, în punctul B aflat pe suprafața de separație dintre cilindru și înveliș, raza de lumină să se propage de-a lungul suprafeței de separare;
Arată baremul
Răspuns: n₂ ≅ 1,3
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
n₁·sin i₁ = n₂·sin r₁ - 1p
dacă r₁ = 90° ⇒ n₂ = n₁ sin i₁ - 1p
r + i₁ = 90° ⇒ i₁ = 60° - 1p
rezultat final: n₂ ≅ 1,3 - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O rază de lumină care se propagă prin aer (nₐₑᵣ ≅ 1) întâlnește suprafața plană a unui mediu optic transparent. La suprafața plană a mediului optic raza de lumină suferă atât fenomenul de reflexie, cât și fenomenul de refracție. Unghiul format de raza incidentă cu raza reflectată este α = 90°, iar unghiul format de raza incidentă cu raza refractată este δ = 15°. Determinați:
unghiul de incidență al razei de lumină pe mediul optic;
Arată baremul
Răspuns: i = 45°
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
i = α/2 - 2p
rezultat final i = 45° - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3 · 10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6 · 10⁻³⁴ J · s.
Un vas de formă cilindrică are diametrul bazei D = 60 cm și înălțimea H = 40 cm. O sursă punctiformă de lumină este plasată pe fundul vasului, în centrul acestuia. Se umple vasul cu apă. Indicele de refracție al apei este nₐ = 4/3.
Determinați valoarea vitezei de propagare a luminii în apă.
Arată baremul
Răspuns: v = 2,25 · 10⁸ m/s
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
n = c/v - 3p
rezultat final v = 2,25 · 10⁸ m/s - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
Un vas de formă cilindrică are diametrul bazei D = 60 cm și înălțimea H = 40 cm. O sursă punctiformă de lumină este plasată pe fundul vasului, în centrul acestuia. Se umple vasul cu apă. Indicele de refracție al apei este nₐ = 4/3.
Calculați valoarea maximă a sinusului unghiului sub care se refractă lumina la trecerea prin suprafața orizontală plană de separare dintre apă și aer.
Arată baremul
Răspuns: 0.8
D. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
sin rₘₐₓ = n sin iₘₐₓ - 2p
sin iₘₐₓ = (D/2)/√((D/2)² + H²) - 1p
rezultat final sin rₘₐₓ = 0,8 - 1p
Un vas de formă cilindrică are diametrul bazei D = 60 cm și înălțimea H = 40 cm. O sursă punctiformă de lumină este plasată pe fundul vasului, în centrul acestuia. Se umple vasul cu apă. Indicele de refracție al apei este nₐ = 4/3.
Se așază pe suprafața apei o oglindă plană circulară cu fața reflectătoare lipită de suprafața apei. Centrul oglinzii se află pe verticala sursei. Calculați distanța dintre sursă și imaginea sursei formată în oglindă.
Arată baremul
Răspuns: a = 80 cm
D. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
a = 2H - 3p
rezultat final a = 80 cm - 1p
Un vas de formă cilindrică are diametrul bazei D = 60 cm și înălțimea H = 40 cm. O sursă punctiformă de lumină este plasată pe fundul vasului, în centrul acestuia. Se umple vasul cu apă. Indicele de refracție al apei este nₐ = 4/3.
Condițiile punctului c: Se așază pe suprafața apei o oglindă plană circulară cu fața reflectătoare lipită de suprafața apei. Centrul oglinzii se află pe verticala sursei.
În condițiile punctului c, determinați diametrul minim al oglinzii astfel încât baza vasului să fie luminată în întregime de razele reflectate.
Arată baremul
Răspuns: d = 30 cm
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
d = D/2 - 2p
rezultat final d = 30 cm - 1p
Se consideră: viteza luminii în vid c = 3·10⁸ m/s, constanta Planck h = 6,6·10⁻³⁴ J·s.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O rază de lumină monocromatică care se propagă prin aer (nₐₑᵣ ≅ 1) este incidentă pe o suprafață plană, care separă aerul de un alt mediu optic transparent cu indicele de refracție n = 1,41 (≅ √2).
Unghiul de incidență al razei de lumină pe suprafață are valoarea i = 45°. Ca urmare a întâlnirii razei cu această suprafață se produce atât fenomen de reflexie cât și fenomen de refracție.
Determinați valoarea vitezei de propagare a luminii în mediul cu indicele de refracție n.
Arată baremul
Răspuns: v ≅ 2,1·10⁸ m/s
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
D. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
n = c/v - 3p
rezultat final v ≅ 2,1·10⁸ m/s - 1p
Calculați unghiul de refracție al razei de lumină.
Arată baremul
Răspuns: r = 30°
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
D. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
sin i / sin r = n/nₐₑᵣ - 3p
rezultat final r = 30° - 1p