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
A 27. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Különböző anyagok szoros érintkezése, elektronleadás ill. -felvétel. 2 + 3 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. 3 + 3 2 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. 4 3 2 Szikrakisülés (robbanás, tűz); töltések elvezetése (pl. földelés), árnyékolás. 2 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 2
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
A 28. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A füst eltűnik. 4 Csúcshatás megnevezése, ennek kifejtése. 2 + 4 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. 5 5 2 Összesen 60 Adott pontszám 4
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
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. 5 5 4 2 3 Összesen 60 Adott pontszám 6
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
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
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
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. 4 96 500 C által kiválasztott anyag mennyisége. 5 4 2 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. 5 4 4 2 3 Összesen 60 Adott pontszám 10
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
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
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
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. 2 + 4 + 4 Indukcióvonalak, a mágneses indukció nagyságának és irányának jellemzése. Elektromágnes: vasmagos tekercs. 2 2 + 4 Két gyakorlati példa. 2 2 Az áramkör összeállítása; a mágnes hatásának megmutatása. 5 + 2 A mágnesrúd pólusának megkeresése, az irányszabály megállapítása. 3 + 5 Példa a mágneses mező áramvezetőre, ill. szabad töltéshordozókra gyakorolt hatására. A felelet kifejtési módja. 5 2 2 Összesen 60 Adott pontszám 14
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
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 2 + 3 + 3 4 3 3 + 3 A Lorentz-erő fogalma. A Lorentz-erő eredménye. 3 + 3 Például: váltakozó feszültség előállítása, dinamikus mikrofon, magnetofon lejátszófej megnevezése. Rövid magyarázat az egyikhez. 3 2 3 Tapasztalat megfogalmazása; értelmezése. 2 + 3 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
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
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. 5 3 2 3 4 Összesen 60 4 Adott pontszám 18
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
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
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
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. 5 + 3 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
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 10 23 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
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. 7 3 + 3 Erősödő kölcsönhatás, példákkal. 3 + 3 Gyakorlati példák az alkalmazásra: legalább egy-egy példa. 7 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 Adott pontszám 24
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
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. 3 + 4 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. 3 2 + 2 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. 5 2 3 3 2 Összesen 60 Adott pontszám 26
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
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. 3 2 + 4 + 2 2 3 A fókusztávolság meghatározása. A képtávolság kiszámítása. 2 + 5 A rövidlátó szem modelljének összeállítása. A korrekció bemutatása. 8 + 4 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. 5 2 3 Összesen 60 4 Adott pontszám 28
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
A 41. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A fényvisszaverődés törvénye (megfogalmazás + rajz). 4 + 2 A fénytörés törvénye (megfogalmazás + rajz + törésmutató). 4 + 3 + 2 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
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
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 3 10 8 m ; transzverzális hullám. s Nem egyezik: hullámhossz; frekvencia; anyaggal való kölcsönhatás. 4 2 λ = 400 800 nm; f = 3,8 10 14 7,5 10 14 Hz. 3 + 4 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. 5 2 3 Összesen 60 Adott pontszám 32