Жарықтың электрмагниттік табиғаты. Жарық жылдамдығы

Ереже: Жарықтың электромагниттік табиғаты оның вакуумда таралуын түсіндіреді. Механикалық толқындардағыдай серпімді материалдық орта талап етілмейді, ал таралу жылдамдығы вакуумда шекті c тұрақтысымен сипатталады.

Қолдану: Шарт көздің, қабылдағыштың және ашық жолдың жұмысын сақтап, тек арадағы ауаны алып тастаған. Сондықтан жарықтың жетуін электромагниттік таралу арқылы түсіндіреміз. Ауаның жоқтығын жарықтың міндетті тоқтауымен немесе оның лезде жетуімен теңестіруге болмайды. Нақты қашықтық берілсе, жарықтың жету уақыты сол қашықтық пен c арқылы есептелер еді.

Қате нұсқалар: A) Ауа қысымының тербелісі механикалық дыбысты сипаттайды. Жарықтың вакуумда таралуы үшін мұндай материалдық орта қажет емес.

B) Вакуумда таралу материалдық ортаны қажет етпеуді білдіреді, бірақ шексіз жылдамдықты білдірмейді. Жарықтың таралу жылдамдығы шекті c мәніне тең.

C) Серпімді деформация материалдық денені қажет етеді. Берілген вакуумдық жолда мұндай механизм болмағанымен, электромагниттік жарық тарала алады.

E) Көз бен қабылдағыш арасындағы сәуле жолына өткізгіш сым міндетті емес. Ашық вакуум кеңістігі электромагниттік сәуленің таралуына мүмкіндік береді. Ишара: Жарықты дыбыстан ажырататын ортаға қойылатын талапты еске түсір.

Ереже: Интерференцияда толқындардың қабаттасуы салыстырмалы фазаға қарай күшею немесе әлсіреу туғызады. Жарықтағы мұндай көрініс толқындық қасиетті көрсетеді; ол жарықтың барлық өзге қасиеттерін жоққа шығаратын тұжырым емес.

Қолдану: Екі саңылаудан келген жарық экранда біркелкі қосылмай, кезектескен максимумдар мен минимумдар береді. Демек, нәтижеге толқындардың фазалық байланысы әсер етеді. Сондықтан бұл бақылаудан толқындық қасиет туралы қорытынды жасалады. Оны шексіз жылдамдық, энергияның толық жоғалуы немесе міндетті механикалық орта туралы қорытындымен алмастыруға болмайды.

Қате нұсқалар: A) Қараңғы аймақта әлсіреу басқа аймақтардағы күшеюмен бірге қарастырылады. Интерференциялық қайта бөліну бүкіл энергияның жойылуы дегенді білдірмейді.

C) Интерференция әртүрлі табиғатты толқындарда болады. Бұл құбылыс жарықты механикалық ауа қысымының толқыны деп жіктеуге негіз бермейді.

D) Жолақтардың болуы таралу жылдамдығының шексіздігін анықтамайды. Интерференция салыстырмалы фаза мен толқындардың қабаттасуына байланысты.

E) Фазаға байланысты күшею мен әлсіреу классикалық тәуелсіз бөлшектердің жай қосылуымен түсіндірілмейді. Бұл бақылау толқындық сипаттың қажеттігін көрсетеді. Ишара: Жай екі жарық ағынын қосу неге кей жерлерде қараңғылық беретінін ойла.

Ереже: Қазіргі СИ метрді вакуумдағы жарық жылдамдығының сандық мәнін дәл 299 792 458 м/с деп бекіту арқылы анықтайды. Анықтамалық тұрақты мен оны тәжірибеде іске асыратын өлшеу әдістерінің дәлдігі ажыратылады.

Қолдану: Сұрақ қазіргі СИ туралы болғандықтан, c дәл бекітілген сан ретінде қарастырылады. Мектеп есептерінде 3·10⁸ м/с жуықтауы арнайы берілсе, оны қолдануға болады, бірақ ол анықтамалық мәнмен дәл тең емес. Тарихи тәжірибелердегі белгісіздік қазіргі анықтаманы өзгертпейді; нақты тәжірибеде өлшенетін ұзындық пен уақыттың өз белгісіздіктері қалады.

Қате нұсқалар: A) 3·10⁸ м/с — есептерге ыңғайлы дөңгелектелген мән. Ол 299 792 458 м/с-пен сандық түрде дәл тең емес.

B) СИ-де c-ның сандық мәні анықтама бойынша бекітілген. Нақты өлшеулердің шашырауы тұрақтының анықталмағанын емес, тәжірибенің өлшеу шектеулерін көрсетуі мүмкін.

C) Берілген c вакуумдағы жылдамдықты білдіреді. Заттағы таралу жылдамдығы ортаның оптикалық қасиеттеріне тәуелді және бұл анықтамамен теңестірілмейді.

E) Қазіргі СИ анықтамасында c дәл бекітілген. Тарихи өлшеу нәтижесінің белгісіздігін бүгінгі анықтамалық санға тікелей көшіруге болмайды. Ишара: «Қазіргі анықтама» мен «тарихи өлшеу нәтижесі» ұғымдарын ажырат.

Ереже: Абсолют сыну көрсеткіші берілген жарық үшін n=c/v қатынасымен анықталады. Осыдан ортадағы фазалық жылдамдық v=c/n шығады; n өлшемсіз болғандықтан, жылдамдықтың бірлігі м/с болып сақталады.

Қолдану: v=(3·10⁸)/1,5=2·10⁸ м/с. Нәтиже берілген c мәнінен кіші, бұл n=1,5 жағдайымен үйлеседі. Мұнда нақты жарық пен орта көрсетілген, сондықтан n-нің басқа толқын ұзындықтарындағы мәндерін жорамалдаудың қажеті жоқ. Формуладағы v фазалық жылдамдық ретінде анық беріліп, өзге таралу сипаттамаларымен шатастырылмайды.

Қате нұсқалар: A) Бұл вакуумға арналған берілген c мәні. Орта үшін n=1,5 болғандықтан, оның әсерін елемей вакуум жылдамдығын өзгеріссіз қалдыруға болмайды.

B) c-ны екіге бөлуге шартта негіз жоқ. Бөлгіш ретінде нақты берілген сыну көрсеткіші 1,5 қолданылуы керек.

C) Бұл нәтиже c-ны n-ге көбейткенде шығады. Берілген n=c/v анықтамасы бойынша жылдамдық c/n болады, сондықтан көбейту емес, бөлу керек.

D) Сыну көрсеткіші жылдамдықтан азайтылатын шама емес. n өлшемсіз қатынас болғандықтан, берілген формула бойынша бөлуді орындау қажет. Ишара: n=c/v қатынасын v үшін шешіп, содан кейін сандарды қой.

Ереже: Абсолют сыну көрсеткіші вакуумдағы жарық жылдамдығының сол жарықтың ортадағы фазалық жылдамдығына қатынасына тең. Бірдей бірліктер қысқарып, нәтиже өлшемсіз сан болады.

Қолдану: n=(3·10⁸)/(2,4·10⁸)=3/2,4=1,25. Екі дәрежелік көбейткіш бірдей болғандықтан қысқарады. Тексеру үшін c/n=3·10⁸/1,25=2,4·10⁸ м/с мәнін қайта аламыз. Бұл n тек шартта берілген жарық пен ортаға қатысты; басқа түстегі жарық үшін көрсеткіш өзгеруі мүмкін, бірақ ол осы есептің мәліметіне кірмейді.

Қате нұсқалар: A) Бұл v/c қатынасын есептегенде шығады. Абсолют сыну көрсеткіші шартта c/v деп анықталғандықтан, қатынастың реті сақталуы керек.

B) Коэффициенттерді көбейту де өлшемсіз c/v қатынасын бермейді. Толық шамаларды көбейтсек, тіпті жылдамдық квадратының бірлігі пайда болар еді.

C) Жылдамдықтардың сандық коэффициенттерін қосу сыну көрсеткішінің анықтамасына сәйкес келмейді. Қажетті операция — c/v қатынасын табу.

D) 3−2,4=0,6 деген азайту жылдамдықтар қатынасын бермейді. Сыну көрсеткішін табу үшін бір жылдамдықты екіншісіне бөлу қажет. Ишара: Қай жылдамдық алымда тұратынын формуладан тексер, ортақ 10⁸ көбейткішін қысқарт.