Физика и астрономия · 12 клас · урок 4 от 5

Източници на светлина и безжични комуникации

Източниците на светлина са топлинни (лампата с нажежаема жичка излъчва, защото е нагрята) и луминесцентни (светодиоди, енергоспестяващи лампи, лазери), при които светлината се излъчва без нагряване. Лазерното лъчение е монохроматично, кохерентно и тясно насочено. Радиовълните и микровълните пренасят информация: радио, мобилни телефони, Wi-Fi, спътникова връзка. За всяка електромагнитна вълна λ = c/ν. Оптичните кабели пренасят светлинни сигнали чрез пълно вътрешно отражение.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • λ = c/ν; при 100 MHz λ = 3 m.
  • Лазер: монохроматично, кохерентно, насочено лъчение.
  • Микровълнова фурна: около 2,45 GHz; Wi-Fi: 2,4 и 5 GHz.
  • Светлинен добив: светлинен поток/мощност (lm/W).

Пример

Сигнал до геостационарен спътник (на височина около 36 000 km) и обратно пътува около 72·106 m/(3·108 m/s) ≈ 0,24 s.

Проверете се: 10 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Кой източник на светлина работи на принципа на топлинното излъчване?
    • Светодиодът
    • Лазерът
    • Луминесцентната лампа
    • Лампата с нажежаема жичка

    Отговор: Лампата с нажежаема жичка

    Жичката се нагрява до около 2500-3000 K и излъчва.

  2. Кое е характерно за лазерното лъчение?
    • Монохроматично, кохерентно и тясно насочено
    • Бяло и разсеяно
    • Само инфрачервено
    • Невидимо и безопасно

    Отговор: Монохроматично, кохерентно и тясно насочено

    Лазерът излъчва вълни с една дължина, в една фаза и в тесен сноп.

  3. Каква е дължината на вълната на радиостанция с честота 100 MHz?
    • 30 m
    • 0,3 m
    • 3 m
    • 300 m

    Отговор: 3 m

    λ = c/ν = 3·108/108 = 3 m.

  4. Защо микровълновата фурна затопля храната?
    • Тя излъчва рентгенови лъчи
    • Нагрява въздуха с нажежена жичка
    • Микровълните предизвикват трептене на водните молекули
    • Използва ултразвук

    Отговор: Микровълните предизвикват трептене на водните молекули

    Енергията на трептенията на водните молекули се превръща във вътрешна енергия на храната.

  5. Колко време пътува сигнал до геостационарен спътник (височина ≈ 36 000 km) и обратно?
    • ≈ 0,12 s
    • ≈ 0,24 s
    • ≈ 2,4 s
    • ≈ 0,024 s

    Отговор: ≈ 0,24 s

    t = 2 · 3,6·107 m / 3·108 m/s ≈ 0,24 s.

  6. Коя от изброените електромагнитни вълни има най-голяма дължина на вълната?
    • Видимата светлина
    • Рентгеновите лъчи
    • Радиовълните
    • Гама-лъчите

    Отговор: Радиовълните

    Радиовълните имат най-ниска честота и най-голяма дължина на вълната.

  7. Как се нарича излъчването на светлина от вещество без нагряване?
    • Топлинно излъчване
    • Пречупване
    • Дифракция
    • Луминесценция

    Отговор: Луминесценция

    Луминесценция има в светодиодите, луминесцентните лампи и светулките.

  8. На какво явление се основава преносът на светлина по оптичните кабели?
    • Дифракция
    • Фотоефект
    • Пълно вътрешно отражение
    • Поляризация

    Отговор: Пълно вътрешно отражение

    Светлината се отразява многократно от границата на влакното и не излиза навън.

  9. Какви вълни използват мобилните телефони и Wi-Fi?
    • Ултразвук
    • Рентгенови лъчи
    • Микровълни (радиовълни с честоти от порядъка на GHz)
    • Видима светлина

    Отговор: Микровълни (радиовълни с честоти от порядъка на GHz)

    Мобилните мрежи и Wi-Fi работят на честоти от стотици MHz до няколко GHz.

  10. LED лампа с мощност 9 W дава светлинен поток 810 lm. Какъв е светлинният ѝ добив?
    • 90 lm/W
    • 7290 lm/W
    • 0,011 lm/W
    • 801 lm/W

    Отговор: 90 lm/W

    810 lm : 9 W = 90 lm/W.