Hullámok és optika: mechanikai hullámok, hang, geometriai és hullámoptika
A hullámok és optika rész a mechanikai hullámok, hang, fény visszaverődése, törése, elhajlása és interferenciája, valamint a geometriai optika témáit tárgyalja. Az érettségin számítás és jelenségértelmezés is szerepel, gyakran lencse- vagy tükrözési feladattal.
Alapok
- Hullámra v = fλ; visszaverődésnél a beesési szög egyenlő a visszaverődési szöggel, törésnél Snell törvénye: n1sinα1 = n2sinα2.
- Teljes visszaverődés a sűrűbb közegből a ritkább felé: sinαh = n2/n1.
- Vékony lencse: 1/f = 1/t + 1/k, nagyítás N = k/t. Valódi képnél k pozitív, látszólagosnál negatív (előjeles rendszerrel).
- Hangnál a frekvencia a hangmagasság, az amplitúdó a hangerő; a terjedési sebesség közegfüggő.
Mintapélda
Egy domború lencse fókusztávolsága 10 cm. A tárgy 15 cm-re van a lencsétől. Hol keletkezik a kép, és mekkora a nagyítás? 1/k = 1/f - 1/t = 1/10 - 1/15 = 1/30, tehát k = 30 cm. A kép valódi, a lencse túloldalán, 30 cm-re. Nagyítás: N = k/t = 30/15 = 2, a kép kétszer akkora és fordított állású. Ellenőrzés: a tárgy az f és 2f között van, ezért a kép 2f-n túl, nagyított és valódi.
Csapdák
- A lencseegyenletnél a tárgy- és képtávolság előjelét a kép valódi/látszólagos jellege dönti el.
- A törésmutatót nem szabad összekeverni a sűrűséggel; a fény sűrűbb közegben lassabb.
- Interferenciánál az útkülönbség és a fázisviszony számít, nem csak a rések száma.
- Hangsebesség levegőben kb. 340 m/s, de vízben és szilárd anyagban nagyobb.