Fizika - 3. kolokvijum - odgovori

MEHANIČKI TALASI 1. Talas predstavlja prenošenje poremećaja kroz prostor. 2. Prema poremećaju: Mehaničke, elektromagnetne, materijalne (talase verovatnoće), gravitacioni. 3. Def.: a) Transverzalni talasi su talasi kod kojih čestice sredine osciluju normalno na pravac prostiranja talasa. b) Longitudinalni talasi su talasi kod kojih čestice sredine osciluju u pravcu prostiranja talasa (zvuk).

a) b) 4. Jed. harmonijskog prog. talasa: y = y 0 sin( ωt − kx ) ; y- elogancija (rastojanje čestice od ravnotežnog položaja); y0 - amplituda (najveće udaljenje čestice od ravnotežnog položaja); ω - kružna frekvenca (ω =2πν= 2π/T [1/s][Hz]); k - talasni broj ili fazna konstanta (broj talasnih dužina na 2π metara k=2π /λ [1/m].); (ωt −kx ) - faza 5. Izvesti jednačinu progresivnog harmonijskog talasa

; 6. Izvesti izraz za brzinu kretanja čestice sredine koju je zahvaćena talasom i definisati veličine u njoj.

7. Prema prostoru koji zauzimaju: a) jednodimenzionalne – linijske talase (talasi na struni), b) dvodimenzionalne – površinske talase (talasi na površini vode) i c) trodimenzionalne – zapreminske talase (zvuk). 8. Šta je talasna dužina? - Put koji talas pređe u tokujednog perioda oscilovanja i zove se talasna dužina. (λ =Tc [m].); Definisati talasni broj(k) i navesti njegovu jedinicu: 9. Napisati jednakost koja povezuje brzinu prostiranja talasa c, talasnu dužinu i frekvenciju talasa λ =cT=c /ν [m] 10. Talasni front: Skup svih tačaka u prostoru u kojima čestice sredine počinju da osciluju u istom trenutku.; Podela prema obliku talasnog fronta: ravanske, cilindrične i sferne talase. 11. Relacija koja povezuje promenu pritiska...

12. Polazeći od jednačine prostog harmonijskog talasa izvesti izraz za akustički pritisak. y = y0 sin( ωt − kx ); ∆p = −By 0 cos( ωt − kx ) /* ( −1) = By 0 cos( ωt − kx ); ∆p = p 0 cos( ωt − kx ) 13. Napisati izraz za akustički pritisak i definisati veličine u njoj: Akustički pritisak: ; pr - ravnotežni pritisak; B- moduo stišljivosti. 14. Amplituda akustičkog pritiska je definisana kao:

∆p

- promena pritisaka gasa (

15. Akustička impedansa se definiše kao: Akustička impedansa je masa supstance sredine koju talas zahvati u jedinici vremena, po jedinici površine normalne na pravac prostiranja talasa.

16. Polazeći od definicije akustičke impedance izvesti izraz za njenu zavisnost od brzine prostiranja talasa.

17. Navesti izraz za vezu između akustičkog pritiska i brzine oscilovanja čestica sredine zahvaćene talasom. 18. Intenzitet akustičnog talasa iznosi:

);

19. Rezultat superpozicije dva progresivna talasa istih frekvencija i amplituda, koji se kreću u suprotnim smerovima je: stojeći talas. 20. Definisati interferenciju talasa: - Pod interferencijom talasa podrazumeva se slaganje dva ili više talasa u istom delu prostora. 21. Ako je elongacija rezultujućeg talasa veća od elongacija pojedinačnih talasa, u pitanju je konstruktivna interferencija, a ako je manja (ili jednaka nuli), u pitanju je destruktivna interferencija. 22. Polazeći od jednačine ravanskog progresivnog talasa izvesti izraz za stojeći talas i definisati njegovu fazu i amplitudu. Talas koji putuje s leva na desno: y = y 0 sin( ωt − kx ) ; S desna na levo: y = y 0 sin( ωt + kx ) ; Jed. stoje. tal.: y = 2 y 0 cos( kx ) sin( ωt ) ; 23. Šta biva sa fazom talasa prilikom odbijanja od akustički ređe sredine? - Talasi doživljavaju promenu faze za 180 stepeni. 24. Šta biva sa fazom talasa prilikom odbijanja od akustički gušće sredine? - Nema promene faze talasa. 25. Koja od ove četiri jednačine ne predstavlja jednačinu stojećeg talasa: b) y = y 0 cos( kx ) sin( ωt − kx ) 1. A* = y 0 cos( kx ), φ = ωt ; 2. A* = 2 y 0 sin( K ( D − x), φ = ωt − kD ; 3. A* = y 0 sin( kx ), φ = ωt ; 26. Rastojanje između čvora i prvog susednog trbuha stojećeg talasa iznosi: 1/4 27. Rastojanje između dva susedna čvora stoječeg talasa iznosi: λ /2 28. Rastojanje između dva susedna trbuha stojećeg talasa iznosi: λ /2 29. Frekvencija n-tog harmonika vazdušnog stuba u cevi zatvorenoj na oba kraja iznosi: d) 30. Frekvencija n-tog harmonika transverzalnog talasa u žici učvršćenoj na oba kraja iznosi:

31. Definisati rezonanciju. - Javlja kada se poklopi frekvencija pobude (prinude) na oscilovanje sa nekom od sopstvenih frekvencija oscilatora ili rezonatora (ograničene sredine). 32. Napisati izraze za brzinu zvuka u gasu, čvrstim telima i tečnostima. a) Gas: c = kp r / ρ ; k- eksponent adijabate, pr - ravnotežni pritisak; b) Čvrsto telo (tečnost): c = Ey / ρ : Ey- Jangov moduo elastičnosti. ELEKTROMAGNETNI TALASI 33. Izvor elektromagnetnih talasa su: - Naelekstrisanje koje se kreće ubrzano. Apsolutni indeks prelamanja sredine...:

n= εr ;

34. Napisati vezu između brzine prostiranja elektromagnetnog talasa, dielektrične konstante i magnetne permeabilnosti sredine kroz koju se prostire: c =1/ εµ; Talasna dužina infracrvenog zračenja leži u intervalu: -obuhvataju talasne dužine od reda dela milimetara (10-4m) do 780nm (reda 10-7m). 35. Ako je talasna dužina EM...n: n = λ / λ0 36. Napisati jednačinu progresivnog harmonijskog elektromagnetnog talasa i nacrtati njegov dijagram u Dekartovom koordinatnom sistemu. Objasnite značenje svih veličina koje koristite.: E = E 0 sin( ωt − kx ) H = H 0 sin( ωt − kx )

37. Pod kojim uslovima se javljaju efekti interferencije dva talasa? - Talasi koji interferišu moraju da imaju: a) jednake frekvencije, a samim tim su im jednaki talasni brojevi; b) vremenski konstantu sa polaznom faznom razlikom ∆φ0 . 38. Definisati koherentne talase. - Koherentni talasi su talasi koji imaju istu frekvenciju, iste pravce oscilovanja i iste faze ili kosntantnu faznu razliku. 39. Fazna razlika dva talasa pri njihovoj potpuno konstruktivnoj interferenciji iznosi: 2 zπ; ( z = 0,1,2... )

40. Fazna razlika dva talasa pri potpuno destruktivnoj interferenciji iznosi: (2 z +1)π; ( z = 0,1,2... )

41. Izraz za intenzitet rezultujućeg talasa Ir pri interferenciji dva talasa intenziteta I1 i I2, čije se faze rarlikuju za ∆φ0 iznosi: Ir = I 1 + I 2 + 2 I 1 I 2 za ∆φ = 2 zπ ; Ir = I 1 + I 2 − 2 I 1 I 2 za ∆φ0 = ( 2 z +1)π ; 42. Ako se talasi prostiru kroz sredinu sa indeksom prelamanja različitim od 1, napisati izraz za intenzitet retultujućeg talasa nastalog interefencijom dva koherentna talasa. Ir = I 1 + I 2 + 2 I 1 I 2 cos( kn + ∆x )

43. Hajgensov princip : - Svaka tačka do koje je stigao talas predstavlja izvor sekundarnog sfernog talasa.; Frenelova dopuna: - Ti sekundarni sferni talasi su međusobno koherentni, tako da interferišu i mogu da se vide efekti njihove interferencije. 44. Definisati difrakciju prema Hajgens-Frenelovom prinipu: - Difrakcija je utoliko izraženija ukoliko su dimenzije objekta na kome se dešava skretanje svetlosti manje ili ivice oštrije. 45. Izvesti jednačinu difrakcione rešetke (desno nacrtati sliku).

θ−

∆−

ugao skretanja; putna razlika 46. Pri difrakciji na difrakcionoj rešetki (broj proreza N ) samo jedno od navedenih tvrđenja ima tačnu vrednost: b) sa smanjenjem broja proreza N intezitet dopunskih maksimuma raste; 47. Kada kroz difrakcionu rešetku propustimo belu svetlost centralni maksimum je koje boje?-Bele MODERNA FIZIKA 48. Vinov zakon pomeranja je sledećeg oblika: 49. Štefan-Bolcmanov zakon je sledećeg oblika: 50. Vinov zakon pomeranja: -Maksimum krive sa porastom temperature pomera se ka manjim talasnim duzinama. 51. de-Broljeva talasna teorija može da se predstavi izrazom: ,a glasi: - Svakoj čestici koja se kreće, može se pridodati odgovarajući talas. 52. Nacrtati grafik zavisnosti I= f( λ ) za tri različite temperature.

T3>T2>T1 53. Prema Plankovom zakonu zračenja energija izračenog kvanta je data izrazom: Masa mirovanja fotona jednaka je: -nuli 2 54. Napisati relaciju koja definiše fotoefekat: hν = Aj − 1 / 2me v e = Ek e ; Definisati navedene oznake: hν = E - energija kvanta; Aj - rad jonizacije; Ek e - kinetička energija; 55. Kinetička energija elektrona izbačenih pri foftoelektričnom efektu proporcionalna je: b) frekvenciji upadnog zračenja; Crvena granica fotoefekta: ν 0 ≥ Ai /h. 56. Pri Komptonovom efektu važi zakon o održanju: d) količine kretanja i ukupne; Promena talasne dužine upadnog X-zračenja je jednaka: ∆λ = λ C (1 - cos θ) , a maksimalna promena talasne dužine: ∆λ = λ'−λ = h / m0 c * (1 − cos θ ) , : ∆λ =2,43*10-12 m