10. OptikaLaineoptikaMärksõnad: valgus kui elektromagnetlaine, elektromagnetlainete skaala, lainefront, lainepikkus,sagedus, periood, faas, valguse interferents, koherentsus, valguse difraktsioon.Oskused: ülesannete lahendamine lainepikkuse ja sageduse seose kohta.

v – valguse levimiskiirus, λ – valguse lainepikkus, f – sagedus, T – perioodValguse ja aine vastastikmõjuMärksõnad: valguskiir, valguse sirgjoonelise levimise seadus, peegeldumine, langemisnurk,peegeldumisnurk, peegeldumisseadus, tasapeegel, murdumine, murdumisnurk, murdumisseadus,suhteline murdumisnäitaja, absoluutne murdumisnäitaja, dispersioon, spekter, näiv kujutis,tõeline kujutis.Oskused: ülesannete lahendamine murdumisseaduse ja peegeldumisseaduse kohta.

n10 – keskkonna absoluutne murdumisnäitaja, α – langemisnurk, γ – murdumisnurk, n21 – teisekeskkonna suhteline murdumisnäitaja esimese keskkonna suhtes, n20 – teise keskkonna absoluutnemurdumisnäitaja, n10 – esimese keskkonna absoluutne murdumisnäitaja, c – valguse kiirusvaakumis, v – valguse kiirus aines, β – peegeldumisnurk.KvantoptikaMärksõnad: footon, footoni energia ja sageduse vaheline seos, fotoefekt, väljumistöö, Einsteinivalem fotoefekti kohta, fotoefekti punapiir.Oskused: ülesannete lahendamine Einsteini valemi kohta, ülesannete lahendamine valguskvandienergia kohta.

ε – kvandi energia, A – elektroni väljumistöö, m – elektroni mass, v – elektroni kiirus,h – Plancki konstant, f – kvandi sagedus, c – valguskvandi levimise kiirus vaakumis.

1. Millised kaks antud valemitest on õiged valguskvandi energia leidmiseks? (2 punkti)

f – sagedus, h – Planck´i konstant, m – mass, v – kiirus, A – väljumistöö, g – raskuskiirendus, c – valguse kiirus, E – energia, H – kõrgus, λ – lainepikkus

2. Leida kaks joonist, millel on õigesti kujutatud kiirte käik valguse murdumisel (2 punkti).

3. Joonisel on kujutatud kaks peeglit (1 ja 2) ja valguskiir, mis langeb esimesele peeglile. Joonistage valguskiire edasine käik, märkides joonisele pinnanormaalid, langemisnurgad ja peegeldumisnurgad. Tähistage nurgad ja kirjutage nende kohta seosed. (3 punkti)

4. Leida kaks joonist, millel on õigesti kujutatud valguskiire käik valguse murdumisel klaasist õhku. (2 punkti)

5. Leidke järgnevast loetelust kaks optikas kasutatavat mudelit. (2 punkti)Difraktsioon

ValguslaineValguse rõhkFootonInterferentsMurduminePeegeldumine

6. Millised kaks järgmistest väidetest on õiged? (2 p.)Valguse interferentsiks nimetatakse ...

... valguse levimise suuna muutumist kahe keskkonna piirpinnal.

... koherentsete valguslainete liitumist.

... valguslainete levimist varju piirkonda.

... aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest.

... valguslainete liitumist, mille tulemusena lained tugevdavad või nõrgendavad üksteist.

... valguse toimel kulgevat keemilist reaktsiooni.

... elektronide väljalöömist metallist valguse mõjul.

7. Joonisel on kujutatud kahe keskkonna, mille absoluutsed murdumisnäitajad n1 ja n2 (n2 > n1), piirpinnale langev valguskiir. Joonistage valguskiire edasine käik. Kandke joonisele normaalid, nurgad ning kasutades peegeldumis- ja murdumisseadusi, andke seosed nurkade vahel. (3 punkti)

8. Millised kaks järgmistest väidetest on õiged? (2 punkti)Tasapeeglis näeme eseme tõelist kujutist.Tasapeeglis tekkiv kujutis on võrreldes esemega suurendatud.Tasapeeglis tekkiv kujutis on peegli suhtes esemega võrreldes

ebasümmeetriline.Tasapeeglis ei teki üldse esemest kujutist.Tasapeeglis näeme eseme näilist kujutist.Tasapeeglis tekkiv kujutis on võrreldes esemega vähendatud.Tasapeeglis tekkiv kujutis on peegli suhtes esemega sümmeetriline.

9. Millisel kahel joonisel on õigesti kujutatud valguskiire käik peegeldumisel metallist peeglilt? (2 punkti)

10. Joonisel on kujutatud valguskiire tee ühest keskkonnast teise. Langemisnurk on 50º ja murdumisnurk on 35º. Kandke need nurgad õigesti joonisele. Millega võrdub teise keskkonna murdumisnäitaja esimese keskkonna suhtes? (3 punkti)

11. Millised kaks tingimust peavad olema täidetud, et kaks valguslainet oleksid koherentsed? (2 punkti)Valguslainete ...

... lainepikkused peavad olema erinevad.

... sagedused peavad olema erinevad.

... faaside vahe peab olema ajas muutumatu.

... lainepikkused ja faasid peavad olema võrdsed.

... lainepikkused peavad olema ühesugused.

... faaside vahe peab muutuma ajas pidevalt.

... sagedused ja lainepikkused peavad olema erinevad.

12. Mida nimetatakse valguse dispersiooniks? Kujutage antud joonisel valge valguskiire edasist käiku läbi prisma ning märkige joonisel kahe äärmise kiire värvid. (3 punkti)

13. Kasutades peegeldumisseadust, joonistage kiire edasine käik peegeldumisel mõlemalt peeglilt ja märkige joonisele normaalid, langemisnurgad ja peegeldumisnurgad. (3 punkti)

14. Valgus langeb metallplaadile. Millised kaks järgnevatest väidetest on õiged? (2 punkti)Fotoefekt esineb ...

... mistahes valguse korral

... sellise valguse korral, mille lainepikkus on suurem kui fotoefekti punapiiri lainepikkus antud metalli jaoks

... sellise valguse korral, mille footoni energia ei ületa elektronide väljumistööd antud metallist

... sellise valguse korral, mille lainepikkus ei ole suurem fotoefekti punapiiri lainepikkusest antud metalli jaoks

... ainult punase valguse korral

... sellise valguse korral, mille footoni energia on suurem kui elektroni väljumistöö antud metallist või sellega võrdne

... ainult siis, kui footonite arv ületab vabade elektronide arvu selles metallplaadis, millele valgus langeb

15. Valguskiir langeb õhus olevale paralleelsete tahkudega klaasplaadile. Leida kaks joonist, millel on kujutatud õigesti valguskiire käik. (2 punkti)

16. Punktis S asub valgusallikas. Kasutades valguse peegeldumis- ja murdumisseadust, joonistage valguskiirte 1, 2 ja 3 edasine käik. (3 punkti)

17. Leida kaks joonist, millel on õigesti kujutatud valguskiire käik peegeldumisel. (2 punkti)

18. Millised kaks järgmistest väidetest on õiged? (2 punkti)Valguse murdumiseks nimetatakse valguslainete liitumistValguse interferentsiks nimetatakse valguslainete paindumist varju

piirkondaValguse murdumiseks nimetatakse valguse levimise suuna

muutumist üleminekul ühest keskkonnast teiseValguse difraktsiooniks nimetatakse valguse kiiruse olenevust

sagedusestValguse difraktsiooniks nimetatakse valguslainete paindumist varju

piirkondaValguse murdumiseks nimetatakse valguse kiiruse olenevust

sagedusestValguse interferentsiks nimetatakse elektronide eemaldumist

metallist sellele langeva valguse mõjul

19. Millised kaks järgmistest väidetest on õiged? (2 p.)Elektromagnetlaine levib ühesuguse kiirusega sõltumata

keskkonnast.Valgus ei ole elektromagnetlaine.

Punase valguse lainepikkus on suurem, kui sinise valguse lainepikkus.

Punasel ja rohelisel valgusel on ühesugune sagedus, kuid erinev lainepikkus.

Infrapunakiirguse sagedus on väiksem kui nähtava valguse sagedus.Ultraviolettkiirguse lainepikkus on suurem kui raadiolaine

lainepikkus.Röntgenkiirguse sagedus on suurem kui nähtava valguse

lainepikkus.20. Monokromaatiline valguskiir läheb vedelikust klaasi ja sealt edasi õhku (vt. joonis). Kas antud joonisest võib järeldada, 1) et klaasi murdumisnäitaja vedeliku suhtes on suurem kui õhu suhtes, 2) millises keskkonnas on valguskiire lainepikkus kõige väiksem ja 3) millises keskkonnas on valguse kiirus kõige suurem? (3 punkti)

21. Kirjutage Einsteini fotoefekti võrrand ja selgitage võrrandis esinevate füüsikaliste suuruste tähendus. Millega võrdub fotoefekti punapiiri sagedus? (3 punkti)

22. Millised kaks järgnevalt nimetatud laineprotsessidest on elektromagnetlained? (2 punkti)ultraheli valguslained α-kiirgus merelained hääl γ-kiirgus β-kiirgus

23. Millisel kahel joonisel on õigesti kujutatud valguskiire peegeldumine metallplaadilt? (2 p.)

24. Nimetage kolm elektromagnetiliste lainete piirkonda kahanevas lainepikkuste järjekorras alates infrapunaste lainete piirkonna lõpust. (3 punkti)

25. Kuidas on seotud murdumisnäitaja: a) valguse langemis- ja murdumisnurgaga, b) valguse levimise kiirusega erinevates keskkondades ja c) valguse sagedusega? (3 p.)

26. Kasutades valguse murdumisseadust, joonistage valguskiire edasine käik klaasplaadis. Märkige joonisele langemis- ja murdumisnurgad ja pinnanormaalid. (3 p.)

27. Valguskiir langeb õhust klaasprisma küljele ning sealt vette. Millisel kahel joonisel kujutatud kiirte käik on õige? Keskkonnad on joonistel tähistatud vastavate numbritega. 1 – õhk n1 = 1, 2 – klaas n2 = 1,5, 3 – vesi n3 = 1,33. (2 p.)

28. Märkige sirglõiguga ligikaudselt joonisele, kus on kujutatud elektromagnetlainete skaaala, järgmise piirkonnad: nähtav valgus, infrapunane kiirgus ja γ-kiirgus. Sirglõigu näidis on toodud joonisel. Märkige sirglõigu juurde piirkonna nimetus. (3 p.)

29. Joonistage valguskiire käik allikast ekraanile, näidates valguse levimise suuna noolega. Kirjutage skeemielementide juurde nende nimetused. Näidake ekraanil spektri punane ja violetne äär. (3 p.)

30. Leidke järgnevast loetelust kaks tõest vastust. Footonil puudub … (2 p.)

energia seisumass impulss elektrilaeng kiiruslainepikkus sagedus

27. Roheline valguskiir läheb õhust klaasi nii, et langemisnurk on 50º ja murdumisnurk 30º. Kui suur on klaasi murdumisnäitaja? Kui suur on valguse levimiskiirus klaasis? Kas valguse värvus muutub levimisel klaasis? (6 punkti)

28. Vett valgustatakse punase valgusega, mille lainepikkus õhus on 0,65 µm. Vee absoluutne murdumisnäitaja on 1,3. Õhu absoluutne murdumisnäitaja on 1,0. Valguse kiirus õhus on 3,0∙108 m/s. Vastake järgmistele küsimustele. (6 punkti)

1) Kui suur on selle valguse levimiskiirus vees?2) Kui suur on selle valguse lainepikkus vees?3) Millist värvi näeb inimene, kes avab silmad vee all?

29. Inimese silm aistib kõige paremini rohelist valgust lainepikkusega 5,55∙10-7 m (vaakumis ja õhus). Arvutage selle valguse sagedus. Kui suur oleks lainepikkus, kui selline valgus satuks klaasi absoluutse murdumisnäitajaga 1,5? Valguse kiirus vaakumis on 3∙108 m/s. (6 punkti)30. Monokromaatne valgus, mille footonite energia on 3,36∙10-19 J, suunati glütseriini. Leida glütseriini absoluutne murdumisnäitaja selle valguse jaoks, kui valguse lainepikkus glütseriinis on 407 nm. Plancki konstant on

6,62∙10-34 J∙s, valguse kiirus vaakumis on 3∙108 . (8 punkti)

31. Metallplaadile langeb monokromaatne valgus, mille sagedus on 7,5∙1014 Hz. Metallist väljunud fotoelektronide voog peetakse täielikult kinni, kui pidurdava elektrivälja pinge on 1,0 V. Arvutage elektroni

väljumistöö metallist ja fotoefekti punapiiri lainepikkus. Elektroni laeng on |e|=1,6∙10-19 C, Plancki konstant h=6,6∙10-34 J∙s ning valguse kiirus vaakumis

c=3∙108 . (10 punkti)

32. 0,50 m sügavuse veekogu põhjas asub punkvalgusallikas. Milline peab olema veepinnal asuva vineerist ketta minimaalne raadius, et valgusallikast lähtuv valgus ei oleks nähtav veekogu pinnalt vaadatuna? Tehke joonis. Vee murdumisnäitaja õhu suhtes on 1,33. (6 punkti)

33. Mitu korda on valguse kiirus suurem vees kui klaasis? Vee murdumisnäitaja õhu suhtes on 1,3, klaasil aga 1,5. (6 punkti)

34. Kui palju footoneid väljub ühes sekundis 100 W hõõglambist? Kiiratavate footonite keskmine sagedus on 3,0 ∙ 1014 Hz ja hõõglambi kasutegur on 4,0 %. (6 p.)35. Metallist väljuvate fotoelektronide kiirus on 7,0∙105 m/s. Metallile langeva valguse sagedus on 6,7∙1014 Hz. Vastake järgmistele küsimustele. (8 p.)

1) Milline on selle metalli väljumistöö? (3 p.)2) Millise minimaalse sagedusega valgus põhjustab fotoefekti antud

metalli korral? (3 p.)3) Milline on selle valguse lainepikkus? (2 p.)

36. Poiss püüab kepiga pihta saada kivile, mis asub oja põhjas sügavusel 60 cm. Poiss liigutab keppi 45º nurga all vee tasapinna suhtes, ulatub põhjani, kuid ei ulatu kivini. Vee murdumisnäitaja õhu suhtes on 1,3. Vastake järgmistele küsimustele. (12 p.)

1) Tehke selgitav joonis, kus näidake põhja puutuva kepi otsa kaugus ja kivi asukoha kaugus ristsirge suhtes, mis läbib kepi veega kokkupuutumise kohta ning valguse langemis- ja murdumisnurgad. (4 p.)

2) Leidke murdumisnurk. (2 p.)3) Kui kaugel asub kivi oja põhjas vee tasapinna ristjoone suhtes,

mis läbib kepi ja vee kokkupuutepunkti? (2 p.)4) Kui kaugel asub kivi kepi otsa suhtes? (4 p.)

35. Valguskiire üleminekul esimesest keskkonnast teise oli langemisnurk 60º, murdumisnurk aga 45º. Valguskiire üleminekul esimesest keskkonnast kolmandasse oli langemisnurk 60º, murdumisnurk aga 30º. Üleminekul teisest keskkonnast kolmandasse oli valguskiire langemisnurk 60º, murdumisnurk aga β. Arvutada β.

36. Üleminekul õhust vette kaldub valguskiir 20º võrra kõrvale. Kuidas muutub kõrvalekaldumine, kui valada veepinnale õhuke kiht õli?

37. Millal on valguse tee kõverjooneline?