Tentamen i Fysikalisk optik (1OP003)

Tentamen i Fysikalisk optik (1OP003)
Måndag 3 december 2012 kl 09-15
Alla hjälpmedel utom sådana som innebär kontakt med andra personer är tillåtna. Svar utan
motivering ger inga poäng. I den mån nödvändiga uppgifter saknas i problemformuleringen skall
rimliga värden antas. Rita figurer! Varje tal kan ge maximalt 1.0 poäng. För Godkänt krävs minst
3.0 poäng på del A. För Väl godkänt krävs minst 3.0 poäng på del A samt minst 1.5 poäng på del B.
Tänk på att även en ansats på ett tal kan ge delpoäng.
Lösningar anslås på kursens hemsida efter kl 15.
Del A
`
1. Du ska välja energisparlampa till takbelysningen i ditt vardagsrum, och väljer mellan två
lampor. Lampa A har en diameter på 6 cm och ger en ljusstyrka på 50 cd. Lampa B har
en diameter på 4 cm och ger ett ljusflöde på 400 lm. Du kan betrakta båda lamporna som
klotformade och isotropa. a) Vilken lampa ser ljusast ut när du tittar på den? b) Vilken
kommer att ge störst belysning på golvet i ditt vardagsrum?
2. När Lena tittar åt sidan genom sina glasögon på +5D, så
att hon använder den yttre delen av glasögat i ganska
kraftig vinkel, ser hon konstiga färger. T.ex. tittar hon på
ett cylindriskt lysrör, och ser att lysrörets ena kant blir blå
medan den andra blir röd. Förklara varför! Glöm inte att
rita figur. (Hjälp: Lysröret i figuren till vänster är format som en
cylinder, men cylinderns axel går rakt in i pappret så i figuren är den
ritad som en cirkel.)
3. Dubbelstjärnan Alpha Crucis, som ligger på 3.01018 m avstånd från jorden, består av
två stjärnor som kretsar runt varandra, på ett avstånd av 6.41013 m från varandra.
Kan du med blotta ögat se att det är en dubbelstjärna? Gör rimliga antaganden! (Hjälp:
Avståndet till stjärnorna kan också skrivas som 321 ljusår, och avståndet mellan dem som 0.007
ljusår.)
4. Ljus från en laser går först genom en polarisator, som släpper igenom vertikalt polariserat
ljus. Därefter träffar det en glasplatta
med brytningsindex 1.50 med
infallsvinkel 56.3o (se figur, sett rakt
uppifrån). Kommer något ljus att
reflekteras från plattan? Om ja, kan du
enkelt ändra uppställningen så att inget
reflekteras? Motivera dina svar!
5. En antireflex-behandling för grönt ljus i vinkelrätt infall görs av ett tunt lager SiO2
(brytningsindex 1.45) på glasögon med brytningsindex 1.52. Vad blir totala reflektansen
från ytan? Var detta ett klokt val av material? Motivera ditt svar!
Del B
`
6. En antireflex-behandling gjord för rött ljus (våglängd 600 nm) i vinkelrätt infall består av
ett tunt lager magnesiumfluorid (n=1.38) på en plan glasplatta. Men sedan används
glasplattan i en infallsvinkel på 30o. För vilken våglängd kommer det tunna lagret nu att
fungera som en antireflex-behandling?
7. En långsmal behållare med vatten ställs framför en vit lampa, såsom visas i figuren
nedan. I vattnet blandas flytande tvål, tills vattnet ser lite grumligt ut. Om du sedan tittar
på behållaren från sidan (position A) ser ljuset blåaktigt ut, men om du tittar på lampan
genom behållaren (från position B)
ser den rödaktig ut. Förklara varför
dessa färger uppstår!
8. Sven tittar på skärmen till en mobiltelefon på en meters avstånd. Han har en
pupilldiameter på 2 mm. En bild av skärmen uppstår på hans näthinna. Om han hade haft
en pupilldiameter på 4 mm istället, hur mycket större eller mindre hade då a) luminansen
och b) belysningen i bilden på näthinnan blivit? Du kan anta att både diffraktion och
aberrationer är små.