ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ
Τι ονομάζουμε απλή αρμονική ταλάντωση;

Απλή αρμονική ταλάντωση ονομάζεται μια ευθύγραμμη περιοδική κίνηση, μεταξύ δυο ακραίων θέσεων στην οποία η απομάκρυνση χ του κινητού ισούται :
 
Τι ονομάζουμε πλάτος μιας ταλάντωσης;
Η μέγιστη απομάκρυνση x₀ του σώματος από τη θέση ισορροπίας του ονομάζεται πλάτος της ταλάντωσης.
Να ορίσετε την περίοδο και τη συχνότητα μιας ταλάντωσης.
Περίοδος Τ ενός σώματος που εκτελεί. απλή αρμονική ταλάντωση ονομάζεται ο χρόνος που χρειάζεται το σώμα για να κάνει μια πλήρη ταλάντωση.
Μονάδα περιόδου είναι το 1 sec
Συχνότητα f ενός σώματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ονομάζεται ο αριθμός των ταλαντώσεων Ν που διαγράφει το σώμα στη μονάδα του χρόνου.
Δηλαδή :
Μονάδα συχνότητας είναι το 1 Hz ( Χέρτζ)


Ποια η σχέση περιόδου και συχνότητας στην απλή αρμονική ταλάντωση;
Η σχέση είναι
 
Ποια είναι η μαθηματική σχέση που συνδέει την ολική ενέργεια με το πλάτος μιας ταλάντωσης;

όπου Κ η σταθερά ταλάντωσης.
Χ₀ : πλάτος ταλάντωσης.
ΚΥΜΑΤΑ
Ποιες προϋποθέσεις χρειάζονται για να δημιουργηθεί ένα μηχανικό κύμα;
για να δημιουργηθεί ένα μηχανικό κύμα χρειάζεται να υπάρχει μια πηγή
που να εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και ένα ελαστικό μέσο για να
διαδίδεται το κύμα


Να δώσετε τον ορισμό του μηχανικού κύματος
Ονομάζουμε μηχανικό κύμα κάθε διαταραχή που διαδίδεται με πεπερασμένη ταχύτητα σε ένα υλικό ελαστικό μέσο.

Ποια κύματα ονομάζονται εγκάρσια;
κύματα στα οποία τα μόρια του μέσου ταλαντώνονται σε διεύθυνση κάθετη προς τη
διεύθυνση διάδοσης του κύματος ονομάζονται εγκάρσια κύματα.

Ποια σχέση έχει η συχνότητα της ταλάντωσης των μορίων του ελαστικού μέσου, στο οποίο διαδίδεται ένα εγκάρσιο κύμα, με τη συχνότητα ταλάντωσης της πηγής του κύματος;

f _πηγής=f _{του κύματος}
Η συχνότητα ταλάντωσης των μορίων του μέσου είναι ίδια με τη συχνότητα ταλάντωσης του χεριού μας, που στην προκειμένη περίπτωση αποτελεί την πηγή του κύματος. Η συχνότητα αυτή είναι η συχνότητα του κύματος.

Τι ονομάζουμε ταχύτητα διάδοσης ενός μηχανικού κύματος; Από τι εξαρτάται αυτή;

Ταχύτητα διάδοσης (υ) του κύματος σε κάποιο μέσο ονομάζουμε το πηλίκο της
απόστασης x, που διανύει το κύμα (διαταραχή) κατά μήκος μιας διεύθυνσης διάδοσης, σε χρόνο t προς το χρόνο αυτό.
Δηλαδή ισχύει:

Η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται ένα κύμα σε ένα μέσον εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες του μέσου που διαταράσσεται και όχι από το πόσο ισχυρή είναι η διαταραχή .
Ποια είναι η θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής;
υ=λ.f
υ: η ταχύτητα διαδόσεως του κύματος
λ: το μήκος του κύματος
f: η συχνότητα του κύματος
Τι ονομάζουμε μήκος κύματος;

Μήκος κύματος (λ) ονομάζουμε την απόσταση που διατρέχει το κύμα σε χρόνο μιας περιόδου.
Τι ονομάζουμε ηλεκτρομαγνητικό κύμα ;
Η ταυτόχρονη διάδοση της διαταραχής ενός ηλεκτρικού και ενός μαγνητικού πεδίου ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Ποια είναι η αιτία δημιουργίας του ηλεκτρομαγνητικού κύματος;
Η αιτία δημιουργίας του ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι η επιταχυνόμενη κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων .

Πώς παράγεται το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ;

Ας θεωρήσουμε μια κεραία, δηλαδή ένα συρμάτινο αγωγό, η οποία τροφοδοτείται από εναλλασσόμενη τάση V. Η κεραία διαρρέεται από εναλλασσόμενο ρεύμα και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μέσα σ΄αυτήν εκτελούν αρμονική ταλάντωση. Γύρω από την κεραία δημιουργείται ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό πεδίο, των οποίων οι δυναμικές γραμμές, κάποια χρονική στιγμή, εικονίζονται στο σχήμα
Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο μεταβάλλονται ημιτονοειδώς με το χρόνο και αυτή η μεταβολή διαδίδεται, απομακρυνόμενη από την κεραία, κατά μήκος της ευθείας xοx΄, που αποτελεί και τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Όπως στο μηχανικό κύμα τα μόρια του μέσου εκτελούν αρμονικές ταλαντώσεις, έτσι και στο ηλεκτρομαγνητικό κύμα η ένταση Ε του ηλεκτρικού και η ένταση Β του μαγνητικού πεδίου, σε κάθε σημείο, ταλαντώνονται αρμονικά.
Τι μεταφέρει ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα:
Κατά τη διάδοση ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος μεταφέρεται ενέργεια και ορμή από το ένα σημείο του μέσου στο άλλο , όχι ύλη .
Που διαδίδεται το ηλεκτρομαγνητικό κύμα;
Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δε χρειάζεται κάποιο ελαστικό μέσο για να διαδοθεί. Διαδίδεται παντού, ακόμα και στο κενό και μάλιστα με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό.
Με τι είναι ίση η ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό;
Η ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό ή στον αέρα είναιC₀=3.10⁸m/s
Τι είδους κύμα είναι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα;
το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι εγκάρσιο κύμα γιατί σε κάθε θέση της ευθείας xοx οι εντάσεις του ηλεκτρικού πεδίου Ε και του μαγνητικού πεδίου Β είναι κάθετες μεταξύ τους, καθώς επίσης και προς τη διεύθυνση διάδοσης

Ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα περνάει από τον αέρα στο νερό. Θα μεταβληθεί η συχνότητα, το μήκος κύματος και η ταχύτητα διάδοσής του;
ΚΑΘΩΣ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ ΔΙΑΔΙΔΕΤΑΙ ΑΠΌ ΤΟ ΕΝΑ ΜΕΣΟ ΣΤΟ ΑΛΛΟ ΕΚΕΙΝΟ ΠΟΥ ΠΑΡΑΜΕΝΕΙΣΤΑΘΕΡΟ ΕΊΝΑΙ Η ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ f
1.1 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ
Πρώτοι οι αρχαίοι Έλληνες αντιλήφθηκαν και διατύπωσαν αυτό που σήμερα ονομάζουμε “σωματιδιακή φύση” του φωτός. Τι πίστευαν οι αρχαίοι Έλληνες για το φως που εκπέμπει ο Ήλιος και κάθε φωτοβολούσα πηγή;
Οι αρχαίοι Έλληνες Πίστευαν ότι το φως που εκπέμπει ο Ήλιος, αλλά και κάθε φωτοβολούσα πηγή, αποτελείται από μικρά σωματίδια τα οποία κινούνται με πολύ μεγάλη ταχύτητα και, όταν πέφτουν στο μάτι του παρατηρητή, διεγείρουν το αισθητήριο όργανο της όρασης.
Να γράψετε το νόμο της ανάκλασης του φωτός. Σε ποιες αρχές βασίστηκε ο Newton για να τον διατυπώσει;
Ο νόμο της ανάκλασης του φωτός: γωνία πρόσπτωσης (π) = γωνία ανάκλασης (α)

ο Newton βασίστηκε στην αρχή διατήρησης της ενέργειας και της ορμής, και τη σωματιδιακή φύση του φωτός
O C. Huygens, το 1670 και ο T. Young το 1803, ασχολήθηκαν με τα φαινόμενα της περίθλασης και της συμβολής του φωτός. Τι απέδειξαν με τα πειράματά τους για τη φύση του φωτός;
απέδειξαν ότι το φως έχει κυματική φύση και συγκεκριμένα ότι είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα.
Ποια φύση του φωτός χρησιμοποίησε ο Max Planck για να ερμηνεύσει την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα θερμά σώματα;
Ο Max Planck για να ερμηνεύσει την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα θερμά σώματα. χρησιμοποίησε τη σωματιδιακή φύση του φωτός, και συγκεκριμένα ότι το φως αποτελείται από μικρά σωματίδια τα φωτόνια
Ποιο φαινόμενο ερμήνευσε ο Einstein χρησιμοποιώντας τη σωματιδιακή φύση του φωτός;
ο Einstein (Αϊνστάιν) χρησιμοποιώντας τη σωματιδιακή φύση του φωτός ερμηνεύει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (γιατί εκπέμπονται ηλεκτρόνια από μέταλλα, όταν πάνω σ΄αυτά προσπίπτει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).
Τι πιστεύουμε σήμερα για τη φύση του φωτός; Να αναφέρετε δύο παραδείγματα φαινομένων όπου εκδηλώνονται οι διαφορετικές φύσεις του φωτός.
Σήμερα πιστεύουμε ότι το φως συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωμάτιο που ονομάζεται φωτόνιο.
Τι είναι το φως ;
Το φως είναι και σωματίδιο και ηλεκτρομαγνητικό κύμα
Να δικαιολογήσετε γιατί δεν έχει νόημα η ερώτηση: “το φως είναι ή κύμα ή σωμάτιο;”
Σε φαινόμενα όπως η συμβολή, η περίθλαση και η πόλωση εκδηλώνεται η κυματική φύση του φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα),
ενώ σε φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη (απορρόφηση - εκπομπή), όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, εκδηλώνεται η σωματιδιακή φύση του φωτός.
Η ερώτηση λοιπόν «τι είναι το φως, σωμάτιο ή κύμα;» είναι εσφαλμένη, γιατί το φως συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωμάτιο.
Τι είναι το φως σύμφωνα με αυτή την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell ; (κυματική φύση του φωτός).;





Το φως είναι πολλά εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα, διαφορετικού μήκους κύματος, τα οποία ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις
Από ποιον τύπο δίνεται η ταχύτητα διαδόσεως του φωτός ; (θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής)
c=λ.f
c: η ταχύτητα διαδόσεως του φωτός
λ: το μήκος του κύματος του φωτός
f: η συχνότητα του κύματος του φωτός
Τι είδους ενέργειες μεταφέρουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπουν οι διάφορες πηγές;
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπουν οι διάφορες πηγές μεταφέρουν ενέργεια ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου
Τι είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο;
φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι το φαινόμενο κατά το οποίο εκπέμπονται ηλεκτρόνια από τα μέταλλα, όταν πάνω σε αυτά προσπίπτει φως.
Τι είδους φαινόμενα δεν μπορούσε να ερμηνεύσει η κλασική θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού;
Παρ΄ όλο που η κλασική θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού ερμήνευσε ορισμένα φαινόμενα, όπως η συμβολή, η περίθλαση, η πόλωση του φωτός κ.ά., δεν
κατόρθωσε να ερμηνεύσει κάποια άλλα φαινόμενα που σχετίζονται
με την αλληλεπίδραση της φωτεινής ακτινοβολίας με την ύλη. Το πιο σημαντικό από τα πειράματα αυτά ήταν εκείνο της μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Τι εννοούμε λέγοντας ότι μια ποσότητα είναι κβαντωμένη; Να αναφέρετε ένα παράδειγμα.
Μια ποσότητα είναι κβαντωμένη, σημαίνει ότι παίρνει μόνο διακριτές (ορισμένες) τιμές, δηλαδή το σύνολο τιμών δεν είναι συνεχές. Ας θυμηθούμε το ηλεκτρικό
φορτίο. Αυτό είναι κβαντωμένο, διότι δεν παίρνει οποιεσδήποτε τιμές, αλλά μόνο
ακέραια πολλαπλάσια της τιμής του φορτίου ηλεκτρονίου: 1,6x10 ^-19 C.
Πώς ερμηνεύει η κβαντική θεωρία του Planck την εκπομπή και απορρόφηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, από τα άτομα της ύλης;(σωματιδιακή φύση του φωτός)
Το φως αποτελείται από μικρά σωματίδια τα φωτόνια τα οποία εκπέμπονται η απορροφούνται από τα άτομα της ύλης ασυνεχώς κάθε φωτόνιο έχει ορισμένη ενέργεια η οποία είναι κβαντισμένη (είναι δηλαδή ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδης ποσότητας ενέργειας)

Από ποιον τύπο δίνεται η ενέργεια ενός φωτονίου ;


E: η ενέργεια φωτονίου
h: η σταθερά του Planck
f: η συχνότητα του φωτονίου
Ποια η ταχύτητα διαδόσεως ενός φωτονίου ;
Η ταχύτητα διαδόσεως του φωτός
Ποια η σχεση ενεργειας και μηκους κυματος ενός φωτονίου ;

Από την σχέση

αντικαθιστούμε την συχνότητα από τον τύπο

και έχουμε:
 
E: η ενέργεια φωτονίου
h: η σταθερά του Planck
λ : το μηκους κυματος του φωτονίου
c: η ταχύτητα διαδόσεως του φωτός




Τι είναι τα κβάντα φωτός (ή φωτόνια); Με τι είναι ίση η ενέργεια κάθε φωτονίου;


τα κβάντα φωτός ή φωτόνια είναι μικρά σωματίδια τα οποία εκπέμπονται η απορροφούνται από τα άτομα της ύλης ασυνεχώς (όπως τα βλήματα από ένα κανόνι).
Ε=h.f
Τι είναι το μονοχρωματικό φως;
Το μονοχρωματικό φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που έχουν το ίδιο μήκος κύματος(ίδια φωτόνια)




Με τι είναι ίση η ενέργεια μιας μονοχρωματικής ακτίνας φωτός η οποία αποτελείται από Ν φωτόνια;

Ξέρω ότι:η ενέργεια φωτονίου είναι : Ε=hf
η ολική ενέργεια Ν ίδιων φωτονίων είναι : Ε_ολ=ΝΕ
με αντικατάσταση έχω:Ε_ολ=Νhf

1.3 ΜΗΚΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ
Τι είναι η ανάκλαση του φωτός;


θ_π είναι η γωνία πρόσπτωσης και
θ_α η γωνία ανάκλασης
Πειραματικά προκύπτει ότι :
1 . Η γωνία πρόσπτωσης θπ είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης θα.
θπ=θα
2. Η προσπίπτουσα ακτίνα , η ανακλώμενη και η κάθετη στην επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης , βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο .
Ποια γωνία λέγεται γωνία διάθλασης θδ;
Η γωνία που σχηματίζει η διαθλώμενη ακτίνα με την κάθετη στην επιφάνεια λέγεται γωνία διάθλασης θδ.
Τι είναι η διάθλαση του φωτός;


Πειραματικά προκύπτει ότι
1 . Όταν το φως διαδίδεται από οπτικά αραιό (αέρας) σε οπτικά πυκνό μέσο (νερό) τότε η γωνία πρόσπτωσης θ_π είναι μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλασης θ_δ. θπ>θδ
Όταν το φως διαδίδεται από οπτικά πυκνό μέσο (νερό) σε οπτικά αραιό (αέρας) τότε η γωνία πρόσπτωσης θ_π είναι μικρότερη από τη γωνία διάθλασης θ_δ. θπ<θδ
2. Η προσπίπτουσα ακτίνα , η διαθλώμενη και η κάθετη στη διαχωριστική
επιφάνεια των δύο μέσων , στο σημείο πρόσπτωσης της ακτίνας βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
Ποια είναι η αιτία που η διαθλώμενη ακτίνα καθώς περνάει από το ένα μέσο διάδοσης, στο άλλο, αλλάζει διεύθυνση;
η αιτία που η διαθλώμενη ακτίνα καθώς περνάει από το ένα μέσο διάδοσης, στο άλλο, αλλάζει διεύθυνσης είναι ότι το φως διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα σε διαφορετικό μέσο.
Μια μονοχρωματική δέσμη προσπίπτει στη λεία διαχωριστική επιφάνεια που χωρίζει δύο διαφορετικά οπτικά μέσα. Να κάνετε σχήμα στο οποίο φαίνεται η ανάκλαση και η διάθλαση του φωτός.


Να ορίσετε το δείκτη διάθλασης n ενός οπτικού μέσου και να γράψετε την αντίστοιχη μαθηματική σχέση.;


n: δείκτης διάθλασης του υλικού μέσου
: η ταχύτητα του φωτός στο κενό
c : η ταχύτητα του φωτός στο μέσο
Τι εκφράζει ο δείκτης διάθλασης ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου;

ο δείκτης διάθλασης ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου εκφράζει την δυσκολία που συναντά το φως να περάσει μέσα από οποιοδήποτε υλικό μέσο. μεγάλος δείκτης διάθλασης το μέσο οπτικά πυκνό.
Ποια σχέση έχει ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού μέσου και η γωνία διάθλασης;

όταν το φως διαδίδεται από αραιό μέσο, (μικρός δείκτης διάθλασης) σε πυκνό, (μεγάλος δείκτης διάθλασης ) η γωνία διάθλασης είναι μικρότερη από την γωνία πρόσπτωσης

Ποια η μονάδα του δείκτη διάθλασης;
Ο δείκτης διάθλασης είναι καθαρός αριθμός δεν έχει μονάδες.
Τίνος υλικού μέσου ο δείκτης διάθλασης είναι n @ 1;

Του αέρα η του κενού

Μπορεί ο δείκτης διάθλασης ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου να είναι μικρότερος από τη μονάδα;
Όχι δεν μπορεί γιατί σύμφωνα με τον ορισμό του δείκτη
θα έπρεπε να ισχύει
 
δηλαδή η ταχύτητα του φωτός στον αέρα να είναι μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός στο μέσο, πράγμα άτοπο.
Γιατί ο δείκτης διάθλασης ενός οποιουδήποτε οπτικού μέσου (εκτός του αέρα η του κενού) είναι πάντοτε μεγαλύτερος από τη μονάδα;

Επειδή η ταχύτητα του φωτός στον αέρα c₀ είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός στο μέσο c ισχύει:

Να δείξετε ότι το μήκος κύματος μονοχρωματικής ακτίνας φωτός που διαδίδεται σε οπτικά πυκνότερο μέσο από τον αέρα έχει τιμή
 
όπου λ₀ το μήκος κύματος στον αέρα.

(1)
(2)





Να δείξετε ότι το μήκος κύματος μονοχρωματικής ακτίνας φωτός σε οπτικά πυκνότερο μέσο έχει μικρότερη τιμή από αυτή σε οπτικά αραιότερο.
Έστω δύο διαφορετικά υλικά με δείκτες διάθλασης n₁ και n₂, αντίστοιχα, με n₂>n₁.

(1)
 (2)

(3)
και, επειδή
 ,
από την (3) προκύπτει
 



Όταν μια μονοχρωματική φωτεινή ακτινοβολία διαπερνά τη διαχωριστική επιφάνεια δύο διαφορετικών οπτικών μέσων, η συχνότητά της f
α. παραμένει αμετάβλητη.
β. μεταβάλλεται.
Με ποιο από τα παραπάνω συμφωνείτε; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.
Τούτο γίνεται σαφές, αν σκεφτούμε το εξής: το φως είναι κύμα, άρα ο αριθμός των μηκών κύματος που προσπίπτουν στη διαχωριστική επιφάνεια, ανά μονάδα χρόνου, είναι ίσος με τον αριθμό των μηκών κύματος που διέρχονται από αυτήν ανά μονάδα χρόνου. Αν δε συνέβαινε αυτό, η διαχωριστική επιφάνεια έπρεπε να δημιουργεί νέα κύματα ή να εξαφανίζει τα ήδη υπάρχοντα. Δεν έχει παρατηρηθεί όμως τέτοιος μηχανισμός, που σημαίνει ότι η συχνότητα παραμένει σταθερή, καθώς το φως διέρχεται από τη διαχωριστική επιφάνεια.
Πού πρέπει να διαδίδεται μια μονοχρωματική ακτινοβολία ώστε να έχει το μήκος κύματός της τη μεγαλύτερη τιμή; Ποια είναι η μονάδα μέτρησης του μήκους κύματος;

μια μονοχρωματική ακτινοβολία θα πρέπει να διαδίδεται στον αέρα η το κενό για να έχει το μήκος κύματός της τη μεγαλύτερη τιμή σύμφωνα με τον τύπο:

Η μονάδα μέτρησης του μήκους κύματος λ είναι το 1m Άλλες μονάδες είναι:
1nm=(νανόμετρο)
1mm= ( mili-)
1μm= (mikro-)
1nm=( nano-)
1pm= ( piko-)

Ποιο από τα φυσικά μεγέθη: μήκος κύματος, ταχύτητα και συχνότητα μιας φωτεινής ακτινοβολίας μεταβάλλεται όταν η ακτινοβολία αλλάζει μέσο διάδοσης;

μήκος κύματος: αλλάζει (όταν το φως διαδίδεται από αραιό σε πυκνό μικραίνει)
ταχύτητα: αλλάζει(όταν το φως διαδίδεται από αραιό σε πυκνό μικραίνει)
συχνότητα: παραμένει σταθερή


Μια μονοχρωματική φωτεινή δέσμη περνά από τον αέρα στο διθειάνθρακα. Αν η ίδια φωτεινή δέσμη περνά από τον αέρα στο νερό σχηματίζοντας την ίδια γωνία πρόσπτωσης, τότε η γωνία διάθλασης στο νερό είναι μικρότερη από την αντίστοιχη γωνία στο διθειάνθρακα. Με βάση τα παραπάνω στοιχεία να συγκρίνετε την ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο νερό και στο διθειάνθρακα.


c_νερου>c_{διθειάνθρακα}
1.4 ΑΝΑΛΥΣΗ ΛΕΥΚΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΑ
Τι ονομάζεται διασκεδασμός;
διασκεδασμός ονομάζεται το φαινόμενο της εξάρτηση της ταχύτητας του φωτός και του δείκτη διάθλασης από το μήκος κύματος.








Ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι μεγαλύτερος για το κυανό ή το ερυθρό χρώμα; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.
Με βάση το φαινόμενο του διασκεδασμού, ισχύει ότι: ο δείκτης διάθλασης n ενός οπτικού μέσου(γυαλιού) είναι αντιστρόφως ανάλογος με το μήκος κύματος λ₀ της μονοχρωματικής ακτινοβολίας στο κενό(βλέπε σχήμα)



Δύο μονοχρωματικές φωτεινές ακτίνες (μια κόκκινη και μια πράσινη) κινούνται στην ίδια ευθεία και πέφτουν υπό την ίδια γωνία στο ίδιο σημείο ενός οπτικού μέσου(νερού) και διαθλώνται . Ποια από τις δύο ακτίνες θα έχει την μεγαλύτερη γωνία διάθλασης; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.













Οι ακτίνες θα διέλθουν με διαφορετική γωνία διάθλασης γιατί λόγου διασκεδασμού έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης και άρα διαφορετικές γωνίες διάθλασης

Γενικά ισχύει : Μεγάλο μήκος κύματος μεγαλύτερη γωνία διάθλασης.
Ποια γωνία ονομάζεται γωνία εκτροπής; Δείξτε με σχήμα την εκτροπή που υφίσταται μια μονοχρωματική φωτεινή ακτίνα, όταν πέφτει πάνω σε ένα πρίσμα. Εξαρτάται η γωνία εκτροπής από το μήκος κύματος της φωτεινής ακτίνας;
Στο σχήμα έχουμε μία ακτίνα φωτός, που προσπίπτει πλάγια στην αριστερή επιφάνεια ενός πρίσματος. Επειδή ο δείκτης διάθλασης του πρίσματος είναι μεγαλύτερος από το δείκτη διάθλασης του οπτικού μέσου που τον περιβάλλει, η ακτίνα διαθλάται προσεγγίζοντας την κάθετη ενώ, όταν η ακτίνα εξέρχεται από το
πρίσμα, απομακρύνεται από την κάθετη. Βλέπουμε ότι η εξερχόμενη ακτίνα έχει εκτραπεί τελικά από την αρχική της πορεία κατά γωνία φ Η γωνία φ ονομάζεται γωνία εκτροπής.



Δύο μονοχρωματικές φωτεινές ακτίνες (μια κόκκινη και μια πράσινη) κινούνται στην ίδια ευθεία και πέφτουν υπό την ίδια γωνία στο ίδιο σημείο ενός πρίσματος. Οι ακτίνες θα βγουν από το ίδιο σημείο του πρίσματος; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.


Οι ακτίνες δεν θα βγουν από το ίδιο σημείο του πρίσματος γιατί λόγου διασκεδασμού έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης και άρα διαφορετικές γωνίες εκτροπής





Δύο μονοχρωματικές φωτεινές δέσμες διαδίδονται στην ίδια ευθεία. Να αναφέρετε έναν τρόπο διαχωρισμού τους.
Θα τις διαχωρίσουμε ρίχνοντας τες σε ένα πρίσμα όπως προηγούμενος





Ποια είναι η διαφορά μεταξύ λευκού και μονοχρωματικού φωτός;

Το λευκό φως είναι πολλά εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα, διαφορετικού μήκους κύματος,(διαφορετικά φωτόνια) τα οποία ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις

Το μονοχρωματικό φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που έχουν το ίδιο μήκος κύματος(ίδια φωτόνια)

		μονοχρωματικό φως ίδια φωτόνια

Τι θα συμβεί αν λευκό φως περάσει μέσα από ένα πρίσμα;
Επειδή το λευκό φως είναι πολλά ηλεκτρομαγνητικά κύματα, διαφορετικού μήκους κύματος, κάθε κύμα, λόγου διασκεδασμού, έχει διαφορετικό δείκτη διάθλασης και άρα διαφορετική γωνία εκτροπής(Μεγάλο μήκος κύματος μικρή γωνία εκτροπής)





Τι ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός και πώς παράγεται;
Έστω τώρα ότι έχουμε μία δέσμη λευκού φωτός που προσπίπτει πάνω σε ένα πρίσμα Οι ακτίνες που εξέρχονται από το πρίσμα εκτρέπονται και διασκορπίζονται στο χώρο εξόδου, ενώ ταυτόχρονα το λευκό φως αναλύεται σε μία πολύχρωμη
συνεχή ταινία, που περιλαμβάνει γνωστά χρώματα. Η ταινία αυτή ονομάζεται φάσμα του λευκού φωτός.


Tα χρώματα αυτά δεν αναλύονται σε άλλα απλούστερα και, αν τα ανασυνθέσουμε, θα αναπαράγουμε το λευκό φως.

Ποια χαρακτηριστικά εμφανίζει το φως σε σχέση με τη διάδοσή του σε οπτικά μέσα.

Το φως εμφανίζει τα εξής χαρακτηριστικά σε σχέση με τη διάδοσή του σε οπτικά μέσα:
1) Κάθε μονοχρωματική ακτίνα φωτός, όταν διαδίδεται σε ένα συγκεκριμένο οπτικό μέσο, χαρακτηρίζεται από ένα μοναδικό μήκος κύματος, που είναι η ταυτότητα του χρώματος για το μέσο αυτό.(κάθε κύμα ένα χρώμα)
2) Ο δείκτης διάθλασης του οπτικού μέσου έχει διαφορετική τιμή για κάθε χρώμα
3) Η γωνία εκτροπής κάθε χρώματος, όταν αυτό διέρχεται από οπτικό μέσο, εξαρτάται από το μήκος κύματος του χρώματος και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος τόσο μικρότερη είναι η γωνία εκτροπής.

Να εξηγήσετε τον τρόπο σχηματισμού του ουράνιου τόξου.
Το φως, όπως έρχεται πίσω από τον παρατηρητή, αφού διαθλαστεί και υποστεί ολική ανάκλαση στις μικρές σταγόνες της βροχής, εξέρχεται από αυτές
και κατευθύνεται προς τα μάτια του.

Ο διασκεδασμός προκαλεί τη διάθλαση των χρωμάτων σε διαφορετικές γωνίες και έτσι έχουμε την ανάλυση του φωτός στα χρώματα της ίριδας.
Υπό ποιες προϋποθέσεις εμφανίζεται το ουράνιο τόξο;
τις βροχερές μέρες με λίγο Ήλιο, εμφανίζεται στον ουρανό το ουράνιο τόξο.
Το φάσμα του λευκού φωτός
α. περιορίζεται μόνο στα όρια των χρωμάτων που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο μάτι.
β. εκτείνεται πέρα από τα όρια των ορατών ακτινοβολιών.
Με ποιο από τα παραπάνω συμφωνείτε; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

	Υπεριώδης περιοχή του φάσματος λευκού φωτός

Το φάσμα του λευκού φωτός εκτείνεται πέρα από τα όρια των ορατών ακτινοβολιών γιατί:

Το συνεχές φάσμα που παίρνουμε, όταν αναλύουμε με το φασματοσκόπιο

το λευκό φως, τελειώνει στο ένα άκρο με ιώδες φως, ενώ στο άλλο με ερυθρό. Όπως φαίνεται από το σχήμα Αν παρατηρήσουμε με ειδικό φασματογράφο τη φωτογραφική πλάκα στην οποία αποτυπώνεται το φάσμα, θα διαπιστώσουμε ότι πέρα από το όριο της ιώδους περιοχής η πλάκα έχει μαυρίσει.

το ορατό φως, δηλαδή τα μήκη κύματος που αντιλαμβάνεται το μάτι μας, έχει όρια και τα χρώματά του έχουν μήκη κύματος που κυμαίνονται μεταξύ 400nm του ιώδους και 700nm του ερυθρού. Αυτό όμως δε σημαίνει ότι το φάσμα του λευκού φωτός, που εκπέμπει η φωτεινή πηγή, περιορίζεται σε αυτά τα όρια.


Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι, εκτός από την ακτινοβολία της ορατής περιοχής του φάσματος, υπάρχει και ακτινοβολία αόρατη, η οποία βρίσκεται κάτω από την ιώδη περιοχή. Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται υπεριώδης ακτινοβολία.
Επίσης υπάρχει και ακτινοβολία αόρατη, η οποία βρίσκεται πάνω από την υπέρυθρη περιοχή. Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται υπέρυθρη ακτινοβολία.
Τι είναι η υπεριώδης ακτινοβολία; Πώς μπορούμε να αποδείξουμε την ύπαρξή της με τη χρήση της φωτογραφικής πλάκας;
η υπεριώδης ακτινοβολία είναι αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μικρού μήκους κύματος. βρίσκεται κάτω από την ιώδη περιοχή του φάσματος. Η υπεριώδης ακτινοβολία αποτελείται από ακτινοβολίες που έχουν μήκη κύματος μικρότερα των 400nm και μεγαλύτερα του 1nm περίπου.
Αν και η υπεριώδης ακτινοβολία δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι, μερικές από τις ιδιότητές της μας πληροφορούν για την ύπαρξή της: Προκαλεί μαύρισμα των φωτογραφικών πλακών.
Να αναφέρετε τις ιδιότητες της υπεριώδους ακτινοβολίας.
1. Προκαλεί αμαύρωση των φωτογραφικών πλακών.
2. Προκαλεί το φθορισμό σε διάφορα σώματα, όταν δηλαδή προσπίπτει
σε ορισμένα σώματα, τότε αυτά εκπέμπουν χαρακτηριστικές
ορατές ακτινοβολίες.
3. Συμμετέχει στη μετατροπή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας σε όζον.
4. Όταν απορροφάται από υλικά σώματα (όπως άλλωστε και οι
ακτίνες οποιουδήποτε χρώματος), προκαλεί τη θέρμανσή τους.
5. Υπεριώδης ακτινοβολία με πολύ μικρό μήκος κύματος προκαλεί
βλάβες στα κύτταρα του δέρματος, οι οποίες μπορεί να είναι
τέτοιες, ώστε να οδηγήσουν και στην εμφάνιση καρκίνου.
Κατά τη διάρκεια της ηλιοθεραπείας το μαύρισμα του δέρμα-τος
οφείλεται στη μελανίνη που παράγει ο οργανισμός, για να
προστατευθεί από την υπεριώδη ακτινοβολία.
6. Χρησιμοποιείται στην Ιατρική για πλήρη αποστείρωση διάφορων
εργαλείων.
Τι είναι η υπέρυθρη ακτινοβολία; Πώς μπορούμε να αποδείξουμε την ύπαρξή της με τη βοήθεια ενός θερμόμετρου;
Είναι αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μεγάλου μήκους κύματος, που προκαλεί έντονη αύξηση της θερμοκρασίας των στερεών και υγρών σωμάτων
Οι υπέρυθρες ακτινοβολίες βρίσκονται μετά την ερυθρή περιοχή του φάσματος έχουν μήκη κύματος που κυμαίνονται μεταξύ 700nm και 10⁶ nm.
Τι είναι οι φωρατές; Ποια είναι η αρχή λειτουργία τους;
Οι φωρατές είναι ειδικά όργανα που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευσή της υπέρυθρης ακτινοβολίας Επειδή είναι αόρατη.
Η αρχή λειτουργίας των φωρατών βασίζεται στην απορρόφηση ενέργειας των υπέρυθρων ακτινοβολιών και στη συνέχεια στη μετατροπή της σε άλλες μορφές.
Να αναφέρετε τρεις ιδιότητες των υπέρυθρων ακτινοβολιών.
Οι ιδιότητες των υπερύθρων είναι οι εξής:
1. Απορροφώνται επιλεκτικά από διάφορα σώματα και προκαλούν
αύξηση της θερμοκρασίας τους.
2. Διέρχονται μέσα από την ομίχλη και τα σύννεφα (δεν απορροφώνται
από αέρια)
3. Δεν έχουν χημική δράση και δεν προκαλούν φωσφορισμό.
Οι υπέρυθρες ακτίνες απορροφώνται εκλεκτικά από την ύλη. Τι εννοούμε με την έκφραση αυτή; Να αναφέρετε δύο χρήσεις των υπέρυθρων ακτίνων.
Η χρήση των υπερύθρων βασίζεται στην εκλεκτικότητά τους να απορροφώνται από την ύλη. Στην Ιατρική, για παράδειγμα, δέσμη υπέρυθρης ακτινοβολίας μεταδίδει θερμότητα σε ορισμένη περιοχή του σώματος. Επίσης με ειδικές φωτογραφικές
μηχανές πετυχαίνεται φωτογράφηση ακόμη και όταν υπάρχει συννεφιά ή ομίχλη