Электрмагниттік толқындардың қасиеттері

Ереже: Тегіс беттегі шағылу заңында түсу мен шағылу бұрыштары бет нормалінен өлшенеді және тең. Бетпен жасалған бұрышты немесе екі сәуле арасындағы бұрышты солармен алмастырмау керек.

Қолдану: Түсу бұрышы α=40° нормальға қатысты берілген, сондықтан шағылу β=40°. Бетке қатысты шағылған бұрыш 90−40=50° болар еді, бірақ сұрақ оны сұрамайды. Бұрыштың қай түзуден өлшенетінін сақтау геометриялық есептің негізгі шарты. Толқынның электромагниттік болуы шағылу геометриясын осы тегіс бет моделінде өзгертпейді.

Қате нұсқалар: A) Бұл түсу бұрышын орынсыз екіге бөлу. Тегіс бетте шағылу бұрышы нормальға қатысты түсу бұрышына тең.

B) Бұл түскен сәуленің бетпен жасайтын толықтауыш бұрышы. Сұрақ нормальмен жасалған шағылу бұрышын сұрайды.

C) Нөл шағылу бұрышы тек нормаль бойымен түсуге сәйкес. Шарт 40° көлбеу түсуді нақты береді.

D) Бұл түскен және шағылған екі сәуленің арасындағы бұрыш. Әрқайсысының нормальмен бұрышы 40° болады. Ишара: Түсу мен шағылу бұрыштарын екеуін де нормальдан өлше.

Ереже: Бетпен жасалған бұрыш пен нормальға қатысты түсу бұрышы бірін-бірі 90°-қа толықтырады. Шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болғанымен, екі бұрыш бірдей нормальдан өлшенуі қажет.

Қолдану: α=90°−30°=60°. Шағылған сәуле үшін β=α=60°. Оның бетпен бұрышы қайта 30° болады. Осы екі тексеру берілген 30° санын қайталай салудан сақтайды: сұрақ басқа тірек түзуді таңдаған. Металл бет шағылу геометриясын береді; толқынның қандай үлесі жұтылатыны бұл бұрыш есебіне бөлек параметр ретінде берілмеген.

Қате нұсқалар: A) Бұл берілген бұрышты екіге бөлу. Шағылу заңын қолданбас бұрын бет бұрышын нормаль бұрышына ауыстыру керек.

B) Бұл екі сәуле арасындағы сыртқы геометриялық бұрышпен шатастыру. Шағылу бұрышы нормальмен 0°–90° аралығында өлшенеді.

D) 90° нормальмен бұрыш бет бойымен жанай таралуға сәйкес. Шартта сәуле бетпен 30° жасап, жанай таралмайды.

E) Бұл түскен сәуленің бетпен бұрышы. Нормаль бетке перпендикуляр болғандықтан тиісті бұрыш 90−30 болады. Ишара: Беттен нормальға ауысқанда бұрышты 90°-тан азайт.

Ереже: Қозғалмайтын орта шекарасынан өткен гармоникалық толқынның жиілігі сақталады. Жылдамдық басқа ортада өзгерсе, λ=v/f арқылы толқын ұзындығы сол өзгеріске тура пропорционал ауысады.

Қолдану: v₂=v₁/2, f₂=f₁. Сондықтан λ₂=(v₁/2)/f₁=λ₁/2. Бұл сәуленің бағыты туралы жеке қорытынды емес: бағыт шекара геометриясына да тәуелді. Берілген есеп тек жылдамдық пен ұзындық байланысын сұрайды. Жиілік көздің уақыттық тербелісіне байланысты сақталып, ұзындық ортаның таралу жылдамдығына бейімделеді.

Қате нұсқалар: A) Бұл λ=v/f қатынасында жылдамдықтың өзгерісін кері қолдану. f сақталса λ жылдамдыққа тура пропорционал.

B) Бұл жылдамдыққа квадраттық тәуелділік енгізу. λ=v/f формуласында v бірінші дәрежемен қатысады.

C) Шарт жиіліктің сақталуын нақтылайды. Шекарада уақыттық тербеліс жиілігін өзгертетін қозғалыс не түрлендіргіш берілмеген.

D) Жиілік сақталғанымен жылдамдық өзгерген. Сол жиілікте бір секундта қысқа жол өтетіндіктен λ да азаяды. Ишара: Жиілік сақталған кезде λ жылдамдықпен бір бағытта өзгереді.

Ереже: Жазық біртекті орта шекарасына нормаль түсу кезінде өткен толқын нормаль бағытын сақтайды. Бірақ таралу жылдамдығы басқа ортада өзгеше болуы мүмкін; сақталған жиілік үшін толқын ұзындығы λ=v/f арқылы өзгереді.

Қолдану: Нормальға қатысты түсу бұрышы нөл болғандықтан симметрия өткен бағыттың да нормаль бойында қалуын береді. Сонымен бірге v₂≠v₁ және f₂=f₁ болса λ₂≠λ₁. Осы мысал сыну қасиетін тек көзге көрінетін бұрылумен шектемеуге көмектеседі: ортада жылдамдық пен кеңістіктік период өзгеруі мүмкін. Жұтылу немесе толық шағылу туралы қосымша шарт енгізілмейді.

Қате нұсқалар: B) Екінші ортада өтетін толқын берілген. Нормаль түсу өздігінен толық тыйым немесе толық жұтылу емес.

C) Бағыттың өзгермеуі орта қасиеттерінің теңдігін білдірмейді. Шарт екі ортада жылдамдық әртүрлі екенін береді.

D) Нормаль бойынша түсу жанама бағытты таңдамайды. Жылдамдық өзгерсе сақталған f үшін λ өзгеруі керек.

E) Қозғалмайтын шекарада жиілік сақталған деп нақты берілген. λ өзгерісі жылдамдықтың айырмасын өтейді. Ишара: Нөл бұрыштағы бағытты және λ=v/f өзгерісін бөлек талда.

Ереже: Бір бағыттағы қабылдау сигналының азаюы жұтылу, шағылу, шашырау немесе олардың қосындысынан тууы мүмкін. Жұтылуды нақты бөлу үшін кіріс, өткен және басқа бағыттарға кеткен энергия туралы қосымша деректер керек.

Қолдану: Шарт тек қабылдағыш сигналының әлсіреуін сақтайды. Сондықтан сенімді қорытынды осы бағыттағы үлестің азаюы ғана; барлық айырманы қызуға телу жеткіліксіз дәлелденген. Пластинамен энергия алмасу болуы мүмкін, бірақ оның шамасын жалғыз сигнал өлшемі анықтамайды. Бұл сұрақ оқушыны тәжірибелік бақылауды оның ықтимал механизмімен бірден теңестірмеуге үйретеді.

Қате нұсқалар: A) Өлшенген сигнал өзгерісі әсердің бар екенін береді. Оның механизмі белгісіз болғаны әсерді жоққа шығармайды.

B) Қабылдау амплитудасының азаюы жиіліктің нөл болуын білдірмейді. Жиілік өзгерісі туралы бөлек дерек берілмеген.

D) Бір бағыттағы әлсіреу толық кеңістіктік энергия балансы емес. Басқа бағытқа кеткен энергияны да тексеру керек.

E) Сигнал азаюына шағылу немесе басқа бағытқа шашырау да үлес қосуы мүмкін. Олардың өлшенбеуі толық жұтылуды дәлелдемейді. Ишара: Қабылдағышқа жетпеген энергия тағы қай бағыттарға кетуі мүмкін?