Olimpiada de Fizica - clasa a XII-a

Subiectul I

Partial

Punctaj

IA Barem subiect 1A

a) Se considera pana formata din fetele OA si OB. La iluminarea penei in pozitia initiala(1), se formeaza un anumit sistem de franje . In timpul deplasarii lamei OB, paralel cu ea insasi, franjele se deplaseaza catre varful penei, astfel incat franja din pozitia (I) se va gasi in pozitia (II), corespunzand aceleasi grosimi d a penei, pentru pozitia (2). Franja prima se realizeaza in punctul in care se intalnesc cele doua fete ale penei. La indepartarea fetelor penei, "varful" ipotetic al penei, locul in care s-ar intalni fetele, se deplaseaza spre stanga. Este rezonabila deci afirmatia ca franjele se deplaseaza spre varful penei.

Daca se masoara deplasarea unei franje , unghiul penei , fiind cunoscut , rezulta ca deplasarea s a lamei OB este data de relatia:

(1)

Deoarece pentru o pana optica , relatia (1) devine:

(2)

b) Diferenta de drum dintre doua raze care interfera , dupa ce au strabatut pana optica de aer, considerand ca lumina cade la incidenta normala, este:

(3)

Vom putea astfel sa scriem ca pentru doua maxime succesive sunt indeplinite conditiile:

(4)

(5)

Prin scaderea celor doua relatii (4) si(5) se obtine

(6)

Introducand interfranja relatia (6) devine

(7)

Deoarece deplasarea minima a franjei ce poate fi apreciata (masurata) este

(8)

rezulta ca deplasarea corespunzatoare a fetei mobile care poate fi observata este , (tinand cont de relatiile (7) si (8))

(9)

c) Micsorarea unghiului, duce la o marire a interfranjei conform relatiei:

; (10)

Micsorarea unghiul penei optice duce la situatia in care intregul camp interferential, adica lungimea a penei este ocupata de din interfranja; o micsorare ulterioara a unghiului , nu mai poate fi evidentiata.

Se obtine

(11)

Relatia (11) constituie conditia de paralelism optic intre cele doua suprafete .

d) Aparitia unei zgarieturi pe fata inferioara determina o modificare a distantei dintre doua franje alaturate, in sensul apropierii acestora , corespunzator cu adancimea zgarieturii, si o deplasarea a acestora catre varful penii!

Daca pe fata inferioara se gaseste un varf, aceasta ar fi echivalent cu o apropiere a fetei mobile, in acel punct, si deci o departare a franjelor de interferenta , intre ele. In figura alaturata este prezentata o treapta alcatuita din doua portiuni plane de material aflate la distante diferite de o placa inferioara impreuna cu care determina o pana optica. In partea de jos a imaginii se vad franjele de interferenta aparute. In zona tranzitiei dintre cele doua zone, franjele se indesesc. Ele "fug" spre varf in zona in care apare ridicatura. Evident, franjele fug dinspre varf pentru "vai".

IB Barem subiect 1B

Parti-

Al

Punctaj

a)Din figura se constata ca: reprezinta raza inelului de ordin p; este grosimea lamei de aer corespunzatoare acestui inel; este distanta dintre lentila si suprafata bazei superioare plane a cilindrului de otel. Atunci, vom putea scrie pentru acest inel

(1)

Din figura, rezulta ca :

(2);

si relatia (1) devine:

; (3)

O relatie analoaga exista si pentru inelul de ordinul g.

; (4)

Considerand ca inelele sunt luminoase

; (5) relatiile (3) si (4) devin:

(6)

si (7)

Prin scaderea relatiilor (6) si (7) se obtine:

(8)

b) Daca temperatura cilindrului creste cu , inaltimea cilindrului de otel se mareste in urma dilatarii, devenind:

(9)

unde reprezinta coeficientul de dilatatie liniara.

Distanta dintre lentila si suprafata bazei superioare plane a cilindrului , se micsoreaza

(10)

Vizand cu microscopul inelul luminos p, inainte de dilatare , vom putea scrie:

(11)

Vizand acelasi inel luminos, in urma dilatarii, se constata o deplasare de franje

In acest caz

(12)

Prin scaderea relatiilor (11) si (12) si tinand cont de relatia (10) se obtine

(13)

de unde se obtine:

o,25

Oficiu

Subiectul II

Parti

al

Punctaj

Subiectul II a

Figura nr. 1- Sursa de lumina S si deschiderea de sus a cutiei

Pentru:

constructia imaginea a sursei prin oglinda plana ( figura nr.2)

precizarea datelor ce descriu situarea sursei virtuale fata de deschiderea de jos

Sursa virtuala se afla fata de deschiderea de jos intr-o situatie care - geometric, in

limitele de precizie cerute - este similara situatiei sursei reale.

Figura nr.2

Raportul fluxurilor prin cele doua deschideri

1p

1p

Subiectul II b

2p

Sursa punctiforma de lumina este plasata - fata de lentila - la o distanta egala cu dublul distantei focale. Imaginea acesteia se formeaza la o distanta egala cu dublul distantei focale ( figura nr.3)

Figura nr.3

Pentru:

raza petei luminoase aparute pe ecran

expresia iluminarii de pe ecran

raportul dintre iluminarea petei de pe ecran si intensitatea luminoasa a sursei

rezultat final:

Subiectul II c

3p

Ecranul inferior este asezat exact in planul imaginii furnizate de lentila inferioara ( figura nr.4). Pe ecran apar doua puncte luminoase, reprezentand imaginile sursei reale si a celei virtuale prin lentila.

Figura nr.4

Pentru:

Constructia imaginii celor doua surse (reala si virtuala) prin lentila

Descrierea imaginii

- Imaginea este alcatuita din punctele si reprezentand imaginile sursei reale si respectiv sursei virtuale

- Linia care uneste cele doua puncte ale imaginii este paralela cu linia a surselor. Axul optic, linia surselor

si linia imaginilor sunt coplanare. Distanta dintre imagini este

1p

2p

Oficiu

TOTAL

Subiect III

Subiect III a

Pentru:

Lungimea de unda

Diferenta de drum dintre unda sosita la receptor dupa reflexie si cea venita direct de la emitator

Precizarea ca interferenta este distructiva si semnalul receptionat trece printr-un minim

Subiectul III b

3p

Pentru:

Diferenta de drum

Figura nr.5

Precizarea ca interferenta este constructiva si semnalul receptionat trece printr-un maxim

Subiectul III c

3p

Pentru:

intervalului de timp dintre sosirea la receptor a semnalului direct emis de antena si a celui reflectat

intervalul de timp corespunzator baleierii unui cadru

durata parcurgerii unei linii

Viteza de deplasare a fasciculului de electroni de-a lungul liniei

deplasarea pe orizontala dintre cele doua imagini

rezultat final:

Oficiu

TotalIII

Total general