27. Elektromos töltés, elektromos mező

Átírás

1 27. Elektromos töltés, elektromos mező Ismertesse a testek elektromos feltöltődését, adjon erre anyagszerkezeti magyarázatot! Kísérlet: Állapítsa meg különböző összedörzsölt testekről, hogy milyen előjelű elektromos töltésük van! A rendelkezésre álló eszközökön kívül felhasználhatja, hogy a papírral megdörzsölt üvegrúd pozitív töltésű. Adjon magyarázatot az eljárásra! Értelmezze a töltésmennyiség mértékegységét! Mit ért elektromos mezőn? Ki és mikor használta először ezt a fogalmat? Milyen mennyiségekkel jellemezhetjük az elektromos mezőt? Adja meg ezek definícióját és mértékegységét! Milyen szemléletes jellemzési módját ismeri az elektromos mezőnek? Mit tud mondani a fenti jellemzési módok segítségével a homogén elektromos mezőről? Milyen balesetveszélyt jelent a testek elektromos feltöltődése, és hogyan védekezhetünk a balesetek ellen? Eszközök: üvegrúd, száraz papír, elektroszkóp, szőrme, bőr, műanyag test. 1

2 A 27. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Különböző anyagok szoros érintkezése, elektronleadás ill. -felvétel Pozitív töltésű elektroszkóphoz más elektromos test közelítése. 4 Elektromos megosztással indokolt helyes válasz. 5 A töltésmennyiség mértékegységének értelmezése (Coulomb törvénye vagy az áramerősség mértékegysége vagy az elektronok száma segítségével). Az elektromos mező fogalma; Faraday angol fizikus; XIX. sz Az elektromos térerősség definíciója (nagyság, irány, mértékegység). 3 2 Feszültség (nagyság, előjel, mértékegység). 3 2 Erővonalak (sűrűség, irány). 4 Homogén mezőben a térerősség, a feszültség és az erővonalak sajátossága Szikrakisülés (robbanás, tűz); töltések elvezetése (pl. földelés), árnyékolás. 2 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 2

3 28. Vezetők az elektrosztatikus mezőben Kísérlet elemzése: Mi történik az ábra szerinti kísérleti összeállításnál, ha bekapcsoljuk a szalaggenerátor motorját? Adjon magyarázatot! Elemezzen két gyakorlati példát, ahol e kísérlet alapját képező fizikai hatást alkalmazzák! Foglalja össze a vezetőre vitt töltés esetén a töltés elhelyezkedésére, a térerősségre, az erővonalakra és a vezető pontjai közötti feszültségre vonatkozó ismereteit! Számítás: Határozza meg a térerősséget egy 10 7 C töltésű, 5 cm sugarú fémgömb középpontjától 2 cm és 10 cm távolságban! Mondjon két gyakorlati példát az elektromos árnyékolásra! Kinek a nevéhez fűződik az elektromos árnyékolás? Mikor és hol élt? Milyen jelentős felfedezések fűződnek a nevéhez? Eszközök: ábra. 3

4 A 28. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A füst eltűnik. 4 Csúcshatás megnevezése, ennek kifejtése Példák: villámhárító, feltöltött gépszíj semlegesítése, szalaggenerátor. 2 2 A példák elemzése. 2 2 Töltés, térerősség, erővonalak, feszültség jellemzése. 4 3 A térerősség értéke a fémgömbön belül. 3 A térerősség értéke a gömbön kívül. 6 Például: gázpalackok tárolása, autóban villámvédelem. 2 3 Faraday angol fizikus; XIX. sz.; elektromágneses indukció, az elektrolízis törvényei. A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 4

5 29. Vezetők ellenállása Kísérlet: Készítsen kapcsolási rajzot, majd eszerint állítson össze az adott fogyasztó áramerősségének mérésére alkalmas áramkört! Növelje 1,5 V-onként 6 V-ig a feszültséget, és határozza meg a fogyasztón átfolyó áram erősségének és feszültségének kapcsolatát! Ki, hol és mikor ismerte fel elsőként ezt a kapcsolatot? Számítsa ki a fogyasztó ellenállását! Mi okozhatja a mérés hibáját? Milyen tényezők és hogyan befolyásolják a fogyasztó ellenállását? Értelmezze az erre vonatkozó összefüggést! Mondjon két példát az ellenállást befolyásoló tényezők gyakorlati szerepére! Eszközök: 1,5 V-onként növelhető feszültségű telep, fogyasztó, árammérő műszer, vezetékek, kapcsoló, szerelőtábla. 5

6 A 29. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Kapcsolási rajz készítése. 4 Áramkör összeállítása az ampermérő helyes bekötésével. 5 A mérések elvégzése, az eredmények rögzítése. 5 Az egyenes arányosság megállapítása grafikon vagy állandó hányadosok alapján. Ohm német fizikus és a XIX. sz. első fele. 3 2 Az ellenállás kiszámítása több mérés figyelembevételével. 5 Legalább két hibaforrás megnevezése. 2 3 A hossztól, keresztmetszettől és anyagi minőségtől való függések. 3 3 A hossz, keresztmetszet és a fajlagos ellenállás nevének és mértékegységének megadása. Például: áramkörben a vezeték elhanyagolható ellenállásának biztosítása, változtatható ellenállás, szénmikrofon stb. A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 6

7 30. Fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolása Készítsen egy-egy kapcsolási rajzot két fogyasztó egyenáramú áramkörbeli soros, illetve párhuzamos kapcsolásáról! Ismertesse a soros és a párhuzamos kapcsolásnál a feszültségekre, áramerősségekre és az ellenállásokra vonatkozó összefüggéseket! Kísérlet: Kapcsoljon sorosan vagy párhuzamosan egy ismeretlen ellenállású és egy ismert ellenállású fogyasztót! Határozza meg az ismeretlen ellenállást úgy, hogy a két fogyasztón mért feszültségeket vagy áramerősségeket hasonlítja össze! Mi okozhatja az elvégzett mérés hibáját? Indoklással mondjon egy-egy példát a soros és a párhuzamos kapcsolás gyakorlati alkalmazására! Mikor kezdtek az elektromos áramkörök törvényeivel foglalkozni? Mondjon két fizikust, akiknek a tevékenysége kapcsolható e témakörhöz! Indokolja a kapcsolatot! Eszközök: telep; egy ismert és egy ismeretlen ellenállású fogyasztó, feszültség- és árammérő műszer, vezetékek, kapcsoló, szerelőtábla. 7

8 A 30. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Kapcsolási rajzok készítése. 2 3 Soros kapcsolásnál egy-egy összefüggés U-ra, I-re és R-re. 3 2 Párhuzamos kapcsolásnál egy-egy összefüggés U-ra, I-re és R-re. 3 2 A kapcsolás helyes összeállítása. 5 Az ismeretlen ellenállás meghatározása. 5 Legalább két hibaforrás megnevezése. 2 3 Egy-egy gyakorlati példa a soros és párhuzamos kapcsolás előfordulására. 2 2 Indoklás a két bemutatott példánál. 2 2 A XIX. század első fele. 3 Két fizikus említése (pl. Ohm német, Kirchhoff német, Volta olasz, Ampere francia stb.). 2 2 A két fizikushoz kapcsolódó indoklás. 2 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 8

9 31. Elektromos áram folyadékokban Jellemezze a folyadékok áramvezetését! Hasonlítsa ezt össze más áramvezetési módokkal! Mit jelent az elektrolízis, és milyen törvényeit ismeri? Ki, hol és mikor fedezte fel ezeket a törvényeket? Mi volt a felfedezés tudománytörténeti jelentősége? Kísérlet: Állítson össze a mellékelt ábra szerint áramkört, és jegyezze le a mért áramerősséget! Miért csökken fokozatosan az áramerősség? Számítsa ki, hogy milyen tömegű klór válna ki 10 perc alatt, ha a kezdeti áramerősség nem változna! Ismertessen 2 gyakorlati példát az elektrolízis alkalmazására! Eszközök: Telep, küvetta sós oldattal és azonos anyagú elektródokkal, árammérő műszer, vezetékek, kapcsoló, szerelőtábla. 9

10 A 31. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Pozitív és negatív ionok ellenkező irányú áramlása. 4 Fémekben elektronok, félvezetőkben negatív elektronok és pozitív lyukak, gázokban ionok és elektronok, vákuumban elektronok. Az elektrolízis fogalma. 2 A kiváló anyag tömegének függése a töltéstől C által kiválasztott anyag mennyisége Faraday angol fizikus; a XIX. sz. első fele. 3 2 Tudománytörténeti jelentőség: Az elektromosság atomos szerkezetének megsejtése. Az áramkör összeállítása. 4 Az áramerősség leolvasása. 3 Az áramerősség csökkenésének indoklása (az áramforrással szembe kapcsolódó galvánelem keletkezése). A kivált klór tömegének kiszámítása. 5 Gyakorlati példák: például galvanizálás, alumíniumgyártás, akkumulátorok töltése stb. A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 10

11 32. Elektromos áram félvezetőkben Milyen töltéshordozók teszik lehetővé fémekben, folyadékokban, gázokban és vákuumban az elektromos áramot? Nevezzen meg két félvezető kristályt! Értelmezze és jellemezze félvezetőknél a sajátvezetést és a szennyezéses vezetést! Mondjon példát többrétegű félvezetőre! Azonosítsa a rendelkezésre bocsátott félvezető eszközöket, és ismertesse ezek alkalmazásának egyegy lehetőségét! Kísérlet: Válasszon ki egy félvezető eszközt, és kísérlettel szemléltesse ennek felhasználhatóságát! Mikor és miért vált nagy jelentőségűvé a félvezetők alkalmazása? Mit jelent az integrált áramkör és a chip? Eszközök: Telep, termisztor, fotoellenállás, félvezető dióda, tranzisztor, izzó, árammérő műszer, vezetékek, kapcsoló, szerelőtábla. 11

12 A 32. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Az egyes esetekben az áramvezetés módjának, ill. a töltéshordozók biztosításának ismertetése. Adható pontok 4 2 Például: a Si és a Ge. 2 2 A sajátvezetés értelmezése, függése a hőmérséklettől és a megvilágítástól. 4 n- és p-típusú szennyezés értelmezése. 2 3 Pl.: a dióda 2, a tranzisztor 3 rétegű. 2 A félvezető eszközök megnevezése és példa az alkalmazásukra. 4 3 Áramkör összeállítása. 5 Az eszköz tulajdonságának kísérleti szemléltetése. 4 A XX. sz. második fele, berendezések miniatürizálása. 2 3 Az integrált áramkör és a chip értelmezése. 2 2 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 12

13 33. Az időben állandó mágneses mező Hogyan hozhatunk létre időben állandó mágneses mezőt? Ki és mikor fedezte fel az elektromosság és a mágnesesség kapcsolatát? Hogyan mutathatjuk meg a mágneses mező jelenlétét? Értelmezze azt a fizikai mennyiséget, amellyel a mágneses mezőt jellemezzük! Milyen szemléletes jellemzési módját ismeri a mágneses mezőnek? Mit nevezünk elektromágnesnek? Mondjon két példát az elektromágnes gyakorlati alkalmazására! Kísérlet: Állítson össze olyan áramkört, amelyben egy laza alufóliacsíkon folyik át az áram! Mutassa meg, hogy a mágneses mező erőt fejt ki erre az áramvezetőre! Igazolja az erőhatásra megismert irányszabályt! Mondjon egy-egy gyakorlati példát a mágneses mező áramvezetőre, ill. szabad töltéshordozóra gyakorolt erőhatására! Eszközök: 1,5 V-os áramforrás, krokodilcsipeszek, alufóliacsík, mágnesrúd, iránytű, vezetékek, szerelőtábla. 13

14 A 33. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Mágneses mező létrehozása: állandó mágnessel és elektromos árammal. 2 2 Az elektromos áram mágneses hatását a XIX. sz. első felében Oersted dán fizikus fedezte fel. 3 2 Mágnesre (mágnesezhető anyagra), vagy áramokra gyakorolt hatás. 2 2 Mágneses indukció (B); nagyság értelmezése; irány értelmezése Indukcióvonalak, a mágneses indukció nagyságának és irányának jellemzése. Elektromágnes: vasmagos tekercs Két gyakorlati példa. 2 2 Az áramkör összeállítása; a mágnes hatásának megmutatása A mágnesrúd pólusának megkeresése, az irányszabály megállapítása Példa a mágneses mező áramvezetőre, ill. szabad töltéshordozókra gyakorolt hatására. A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 14

15 34. A mozgási elektromágneses indukció Értelmezze a mellékelt ábrát! Mitől és hogyan függ az indukált feszültség nagysága? Számítás: Mekkora indukált feszültség keletkezhet, ha 0,1 T mágneses indukciójú homogén mágneses mezőben 0,1 m hosszú vezetőt 10 s m sebességgel mozgatunk? Milyen kapcsolat van a Lorentz-erő és a mozgási indukció között? Mutasson be két gyakorlati példát a mozgási indukció alkalmazására! Kísérlet: Közelítsen mágnesrudat felfüggesztett zárt és nyitott alumíniumgyűrűhöz, majd távolítsa a mágnesrudat! Értelmezze tapasztalatait! Kinek a törvényét szemlélteti a kísérlet? Fogalmazza meg a törvényt! Indokolja meg, hogy miért van összhangban ez a kísérleti tapasztalat az energiamegmaradás törvényével! Eszközök: Állványra függesztett zárt és nyitott alumíniumgyűrű, mágnesrúd; ábra. 15

16 A 34. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése A mozgó vezető metszi az indukcióvonalakat. A Lorentz-erő következménye: töltésszétválasztás. Indukált feszültség, zárt vezető esetén indukált áram jön létre. Az indukált feszültség arányos a mágneses indukcióval, a vezető hosszával és sebességével, valamint függ az irányoktól. Az előbbi mennyiségek merőlegessége esetén: 0,1 V. Ha a merőlegesség nem teljesül, akkor kevesebb (0 V is lehet). Adható pontok A Lorentz-erő fogalma. A Lorentz-erő eredménye Például: váltakozó feszültség előállítása, dinamikus mikrofon, magnetofon lejátszófej megnevezése. Rövid magyarázat az egyikhez Tapasztalat megfogalmazása; értelmezése Lenz (német származású orosz fizikus). 2 A róla elnevezett törvény megfogalmazása. 4 A viselkedés fordítottja ellentmondana az energia megmaradásának. 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 16

17 35. A nyugalmi elektromágneses indukció Kísérlet: A rendelkezésre álló egymás fölé csévélt, de fémesen nem érintkező két tekercs közül a belsőt kapcsolja áramkörbe, a külsőre pedig kapcsoljon voltmérőt! Figyelje a voltmérőt az áramkör zárásakor, amikor az áramkör folyamatosan zárt, illetve amikor nyitja az áramkört! Értelmezze a tapasztalatait! Ki, hol és mikor fedezte föl ezt a jelenséget? Mondjon háromféle módszert arra, hogy hogyan lehetne a voltmérő által jelzett feszültséget növelni! Milyen kapcsolatban van a vizsgált jelenséggel az önindukció jelensége? Hogyan tudná szemléltetni a be- és a kikapcsolási önindukciót, valamint a Lenz-törvény teljesülését? Milyen példával tudná igazolni, hogy a tekercs mágneses mezőjének van energiája? Becsülje meg, hogy egy átlagos vasmagos tekercsnek (amelynek az induktivitása kb. 1 H) lehet-e 1 J mágneses energiája! Mondjon példát a nyugalmi indukció gyakorlati szerepére! Eszközök: Két egymásra csévélt (vagy egymásba helyezhető) tekercs; telep; kapcsoló; voltmérő; vezetékek; szerelőtábla. 17

18 A 35. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A kapcsolás összeállítása. 5 A voltmérő megfigyelése a három esetben. 3 2 A tapasztalat értelmezése. 5 Faraday angol fizikus; a XIX. sz. első felében. 3 2 Háromféle módszer felsorolása (Pl.: vasmag alkalmazása; nagyobb áramváltozás, kisebb idő alatt; nagyobb menetszám). Az önindukció speciális esete a nyugalmi indukciónak. 3 A bekapcsolási és kikapcsolási önindukciós kísérlet ismertetése és erre vonatkozóan a Lenz-törvény megfogalmazása. Pl.: A tekerccsel párhuzamosan kapcsolt glimmlámpa az áramforrás kikapcsolása után villan fel. 1,4 A-es áramerősség szükséges a tekercsnél. Ez lehetséges. 5 Pl.: transzformátor, elektromágneses hullámok. 3 A felelet kifejtési módja Összesen 60 4 Adott pontszám 18

19 36. A váltakozó feszültség és áram tulajdonságai Szemléltesse grafikonon a hálózati feszültség időbeli változását! Értelmezze a váltakozó feszültség jellemző mennyiségeit! Kísérlet: Kapcsoljon izzót az adott váltakozó feszültségű áramforrásra! Mérje meg a szükséges adatokat, és számítsa ki, hogy mennyi energiát igényelne az izzó 8 órás üzemeltetése! Milyen elektromos eszköz állította elő a hálózati feszültségből az itt alkalmazott törpefeszültséget? Mit tud ennek az eszköznek a felfedezéséről? Hasonlítsa össze a váltakozó áram és az egyenáram hatásait! Fogalmazzon meg legalább három olyan elektromos balesetvédelmi tudnivalót, amit fontosnak tart! Eszközök: Törpefeszültségű váltakozó áramú áramforrás; izzó; váltakozó áramú feszültség- és árammérő műszerek; kapcsoló; vezetékek; szerelőtábla. 19

20 A 36. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A feszültség az idő szinuszos függvénye szerint változik. 4 T, U max, f, ω értelmezése. 4 2 U eff értelmezése. 4 Áramkör létrehozása. 4 Feszültség- és áramerősség-értékek leolvasása. 2 2 Az elektromos munka számítása. 5 A törpefeszültséget transzformátor állítja elő. 4 Legalább két történeti adat (Bláthy, Déri, Zipernovszky magyar mérnökök; XIX. sz. második fele). A hőhatás, mágneses hatás és vegyi hatás összehasonlítása. 3 3 Három elektromos balesetvédelmi megállapítás. 3 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 4 Adott pontszám 20

21 37. A váltakozó feszültség előállítása és átalakítása Ismertesse a váltakozó feszültség előállítására szolgáló berendezés elvét! Milyen típusú villamos erőműveket ismer, és hogyan ítéli meg ezeket környezetvédelmi szempontból? Ismertesse a transzformátor felépítését és működését! Mi a transzformátor szerepe az elektromos energia szállításában? Kik, hol és mikor fedezték fel a transzformátort? Kísérlet: A 6 V-os váltakozó feszültségű áramforrás és a különböző menetszámú tekercseket tartalmazó transzformátor alkalmazásával működtesse a 12 V-os izzót! Mérje meg a szekunder és a primer áramerősséget, és értelmezze a kapott eredményeket! Ismertesse a dinamóelvet! Ki, hol és mikor fedezte fel a dinamót? Dinamó alkalmazása helyett hogyan biztosítják egyes gépkocsiknál az egyenfeszültséget? Eszközök: 6 V-os váltakozó feszültségű áramforrás; 12 V-os izzó; különböző menetszámú tekercseket tartalmazó transzformátor; váltakozó áramú ampermérő; kapcsoló; vezetékek; szerelőtábla. 21

22 A 37. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Generátor, mozgási indukció. 2 2 Hőerőművek, atomerőművek, megújuló energiaforrások említése. 3 2 A transzformátor felépítése, működése. 2 3 A fel- és letranszformálással energiamegtakarítás. 5 Bláthy, Déri, Zipernovszky magyar mérnökök, a XIX. sz. második fele. 4 2 A 12 V-os izzó helyes üzemeltetése. 5 Az áramerősségek mérése és az eredmény kiértékelése Dinamóelv. 4 Jedlik Ányos magyar fizikus, a XIX. sz. második fele. 3 2 Váltakozó áramú generátor és félvezető dióda alkalmazásával. 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 22

23 38. Elektromágneses rezgések és hullámok Miből áll egy elektromos rezgőkör? Vonjon párhuzamot az elektromos rezgőkörbeli és a mechanikai rezgésnél történő energiaátalakulások között! Szemléltesse rajzzal, és értelmezze, hogy miből áll egy elektromágneses hullám! Ismertesse az elektromágneses hullámok közös terjedési tulajdonságait! Az elektromágneses hullámok frekvenciáját a váltakozó áramú hálózatokra jellemző 50 Hz-es és a kozmikus sugárzásban előforduló Hz-es határok közé szokás sorolni. Milyen hullámhossztartományt adhatunk meg eszerint az elektromágneses hullámokra? Sorolja fel növekvő frekvencia szerint az elektromágneses hullámok típusait! Mit mondhatunk ebben a sorrendben az anyaggal való kölcsönhatásuk erősségéről? Mondjon példákat a megállapítására! Mondjon legalább egy-egy gyakorlati példát az elektromágneses színkép egyes tartományainak alkalmazására! 23

24 A 38. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A rezgőkör részei: tekercs és kondenzátor. 4 Energiaátalakulások elektromos rezgőkörben és mechanikai rezgéseknél. 2 4 Energiák mennyiségi megadása. 2 2 Egymásra merőleges síkú elektromos és mágneses hullám helyes rajza, értelmezése. Sebesség. 3 Visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia, polarizálhatóság. 5 A hullámhosszhatárok kiszámítása. 5 Típusok felsorolása: a rádióhullámoktól a γ-sugárzásig Erősödő kölcsönhatás, példákkal Gyakorlati példák az alkalmazásra: legalább egy-egy példa. 7 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 24

25 39. Leképezés homorú tükörrel és gyűjtőlencsével A nevezetes sugármenetek felhasználásával szerkessze meg a homorú tükörnél vagy a gyűjtőlencsénél előforduló képtípusokat! Jellemezze ezeket! Kísérlet: Szemléltesse optikai padon a szerkesztéssel kapott képek előállítását! Mérései alapján számítsa ki a kiválasztott leképező eszköz fókusztávolságát! Ismertesse a kiválasztott leképező eszközre vonatkozó mennyiségi törvényeket! Mondjon 3 hasonló és 3 eltérő vonást a homorú tükör és a gyűjtőlencse leképezésére vonatkozóan! Ismertesse valamelyik csillagászati távcső felépítését! Mi a távcső alkalmazásának célja? Ki, hol és mikor fedezte fel ezt a távcsövet? Milyen jelentős, csillagászati vonatkozású felfedezése volt ennek a tudósnak? Eszközök: optikai pad tartókkal; gyűjtőlencse; homorú tükör; ernyő; gyertya; gyufa; mérőszalag. 25

26 A 39. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Legalább egy valódi és egy látszólagos kép megszerkesztése. 2 3 A képek jellemzése. 2 3 Legalább egy valódi és egy látszólagos kép előállítása. 2 3 A tárgy- és képtávolság lemérése és a fókusztávolság kiszámítása Távolságtörvény, nagyítás, fókusztávolság és sugár vagy fókusztávolság és dioptria kapcsolatának ismertetése. Kis nyílásszögű tükör vagy vékony lencse említése. Hasonlóságok pl.: a képalkotás típusai, távolságtörvény, nagyítás. Különbségek pl.: az egyik töréssel, a másik visszaverődéssel, azonos típusú képek az ellentétes oldalon, sugár és fókusztávolság kapcsolata A távcső felépítése. 4 Az alkalmazás célja: szögnagyítás és több fény összegyűjtése. 3 Kepler német csillagász a XVII. sz. első felében vagy Newton angol fizikus a XVII. sz. második felében. Kepler-törvények vagy Newton gravitációs törvénye. 3 A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 26

27 40. Leképezés domború tükörrel és szórólencsével A nevezetes sugármenetek felhasználásával szerkesszen képet domború tükör vagy homorú lencse esetén! Jellemezze a képet! Ismertesse a kiválasztott leképező eszközre vonatkozó mennyiségi törvényeket! Említsen három hasonló és három eltérő vonást a domború tükör és a szórólencse leképezésére vonatkozóan! Számítsa ki, hogy egy 5 dioptriás lencse hol alkot képet a 30 cm távolságú tárgyról! Kísérlet: A rendelkezésre álló eszközökkel állítsa össze annak a szemnek a leképezési modelljét, amelynek hibáját szórólencsével lehet javítani! Mutassa meg a leképezési hiba javítását is! Mi a lényeges különbség a Kepler-féle és a Galilei-féle távcső között? Mikor és hol élt Galilei, és milyen jelentős csillagászati megfigyelései voltak? Eszközök: optikai pad tartókkal; gyűjtőlencse; szórólencse; ernyő; gyertya; gyufa. 27

28 A 40. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A kép megszerkesztése. 4 A kép jellemzése. 4 Távolságtörvény, nagyítás, a fókusztávolság és a sugár vagy a fókusztávolság és a dioptria kapcsolatának ismertetése. Az előjelezések megfogalmazása. Kis nyílásszögű tükör vagy vékony lencse említése. Hasonlóságok pl.: a képalkotás típusai, távolságtörvény, nagyítás. Különbségek pl.: az egyik töréssel, a másik visszaverődéssel, azonos típusú képek az ellentétes oldalon, a sugár és a fókusztávolság kapcsolata A fókusztávolság meghatározása. A képtávolság kiszámítása A rövidlátó szem modelljének összeállítása. A korrekció bemutatása Keplernél gyűjtőlencse, Galileinél szórólencse a szemlencse. Az előbbi fordított, az utóbbi egyenes állású képet ad. XVI-XVII. században Olaszországban élt. A Hold hegyeinek, a Jupiter holdjainak, a napfoltoknak a megfigyelése. A felelet kifejtési módja Összesen 60 4 Adott pontszám 28

29 41. A fény viselkedése két közeg határán Fogalmazza meg a fényvisszaverődés törvényét, és szemléltesse rajzon! Fogalmazza meg a fénytörés törvényét, és szemléltesse rajzon! Értelmezze az optikai sűrűség, a fénysebesség és a törésmutató kapcsolatát! Fogalmazza meg a teljes visszaverődés feltételét! Mondjon legalább egy példát a teljes visszaverődés technikai alkalmazására! Kísérlet: Rajztáblára erősített rajzlapon rajzoljon két egymásra merőleges egyenest, majd helyezzen el üveghasábot az ábra szerint! Szúrjon egymás után gombostűket az O, majd egy A és egy B pontba úgy, hogy az A pontból az O pont felé nézve a három gombostűt egy egyenesben lássuk! Határozza meg az üveg törésmutatóját! Adjon magyarázatot az eljárásra! Lehetne-e ezzel a hasábbal teljes visszaverődést szemléltetni? Mennyi lenne a határszög? Eszközök: rajztábla; rajzlap; ceruza; derékszögű vonalzó; szögmérő; gombostűk; üveghasáb párhuzamos határoló lapokkal. 29

30 A 41. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A fényvisszaverődés törvénye (megfogalmazás + rajz) A fénytörés törvénye (megfogalmazás + rajz + törésmutató) Az optikai sűrűség kapcsolata a fénysebességgel és a törésmutatóval. 2 3 A teljes visszaverődés feltétele. 6 Egy példa (pl.: száloptika, képfordító prizma). 4 A kísérlet összeállítása. 6 A törésmutató meghatározása. 6 Az eljárás értelmezése. 3 Olyan kívülről érkező fénynél, amely törés után a szomszédos lap felé halad, lehet teljes visszaverődés. A határszög megadása. 5 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 4 Adott pontszám 30

31 42. A fény hullámtermészete Ki volt, hol és mikor élt az a tudós, aki először bizonyította a fény hullámtermészetét? Mióta tudjuk, hogy a fény elektromágneses hullám? Mondjon két-két tulajdonságot, amiben a fény megegyezik, illetve amiben nem egyezik meg más elektromágneses hullámokkal! Mennyi a látható fény hullámhossza és frekvenciája? Sorolja fel a fény hullámtermészetét igazoló jelenségeket! Mondjon legalább egy-egy példát a fény interferenciájának és elhajlásának megfigyelésére! Milyen eszközök és miért bontják a fényt színeire? Miért használható a spektroszkópia anyagvizsgálatra? Kísérlet: Nézzen polárszűrőn át külső fénytől vagy lámpafénytől csillogó felület irányába! Forgassa a polárszűrőt, fogalmazza meg, és értelmezze tapasztalatait! Hogyan alkalmazzák az előbbi tapasztalatot a fényképezésnél? Eszközök: polárszűrő. 31

32 A 42. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Huygens holland fizikus a XVII. sz. első felében. 3 2 A XIX. sz. második felétől tudjuk. 2 Pl.: Megegyezik: változó elektromos és mágneses mező terjed a térben; a vákuumbeli terjedési sebesség m ; transzverzális hullám. s Nem egyezik: hullámhossz; frekvencia; anyaggal való kölcsönhatás. 4 2 λ = nm; f = 3, , Hz Visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia, polarizáció. 4 Példa az interferencia és az elhajlás észlelésére. 2 3 A prizma és az optikai rács bontja a fényt színeire. 2 3 Indoklás. 2 2 A gázok vonalas színképe jellemző az anyagi minőségre. 3 A csillogás 90 -onként eltűnik, ill. megjelenik. A szabályosan visszaverődő fény nagyrészt poláros, ezt a keresztállású polárszűrő kiszűri. Polárszűrős fényképezés lényege. 3 A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 32