НПСФ 2016, 11–12 клас — Задача 3. Оптика

Национално пролетно състезание по физика 2016, Тема за 11-12. клас · 12 март 2016 г. · 10 т.

Условие

Част А, а) Част А

Светлинен лъч преминава последователно през среди с различни показатели на пречупване $n_1, n_2, \ldots, n_N$, както е показано на фиг. 3 а). Границите на средите, $N$-1 на брой, са успоредни една на друга. Намерете изходния ъгъл $\alpha_N$ при даден входен ъгъл $\alpha_1$. [1 т.]

Част А, б) Лъч пада под ъгъл $\alpha$ върху плоско-паралелна пластинка с дебелина $d$. Показателите на пречупване на средите са показани на фиг. 3 б). Намерете отместването на лъча $\Delta x$. Намерете числен резултат за стойностите $\alpha = 45^\circ$, $n_1 = 1$, $n_2 = 1.5$, $d = 1$ см. [3 т.]

Част Б, а) Част Б

Фотоапарат има прост обектив, който се състои от една леща с фокусно разстояние $f = 1$ см и диаметър $d = 1$ см. Сензорът, върху който се проектира изображението от обектива, представлява квадрат със страна $L = 20$ mm.

Апаратът е фокусирал обект на разстояние $a = 1$ m. Намерете зрителното поле $\phi$ на фотоапарата. Зрително поле е максималният ъглов диаметър, който може да се заснеме с дадения фотоапарат. [2 т.]

Част Б, б) Фотографът насочва фотоапарата към Слънцето и го оставя с отворена бленда, така че то да осветява сензора за продължително време. Слънчевата светлина преминава през филтър, така че интензитетът ѝ е $I_0 = 0.1\,\mathrm{W/m^2}$, а ъгловият диаметър на Слънцето е приблизително $\alpha = 0.5^\mathrm{O}$. Намерете равновесната температура $T_0$ на осветената част от сензора. [4т]

Упътване б): Равновесна температура се постига, когато за единица време тялото поглъща и излъчва еднакво количество енергия.

Приемете, че сензорът поглъща целия светлинен поток и че е с нулева топлинна проводимост (не провежда топлина към неосветената си част и към останалата част от фотоапарата). Сензорът излъчва топлина единствено от осветената от Слънцето страна.

Константа на Стефан-Болцман $\sigma = 5.67\mathrm{x}10^{-8}\ \mathrm{Wm^{-2}K^{-4}}$. [4 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: proletni_2016_11-12problems.pdf · официални решения: proletni_2016_11-12solutions.pdf