Fysiikka 3

Question 1

Mitä värähtely on?

Answer 1

Värähtely on jaksollista liikettä.

Question 2

Mitä jousivakio kuvaa? Mikä sen yksikkö on?

Answer 2

Jousivakio k kuvaa jousen jäykkyyttä. Mitä suurempi k on sitä jäykempi on jousi. [N/m]

Question 3

Mikä on harmoninen voima?

Answer 3

Voima, joka on suoraan verrannollinen poikkeamaan tasapainoasemasta.

Question 4

Missä asemassa harmonisen värähtelijän kiihtyvyys on suurin? Entä nopeus?

Answer 4

Suurin kiihtyvyys liikkeen ääriasemassa, koska kappaleeseen vaikuttaa ääriasemassa suurin mahdollinen kokonaisvoima. Nopeus on ääriasemassa hetkellisesti 0. Nopeus on suurin tasapainoasemaa ohitettaessa. Tasapainoaseman kohdalla kiihtyvyys 0.

Question 5

Mikä on vaihesiirto?

Answer 5

Aaltopulssin poikkeama vaihtuu vastakkaissuuntaiseksi

Question 6

Mitä on taittuminen?

Answer 6

Aaltoliikkeen allonpituuden (lambda) ja suunnan muuttuminen rajapinnassa

Question 7

Mitä tapahtuu valolle kun tulee ilmasta veteen? Entä äänelle?

Answer 7

Valolla nopeus pienenee ja säde taittuu normaaliin päin. Vesi valolle optisesti tiheämpää kuin ilma.
Äänellä nopeus taas kasvaa ja aalto taittuu normaalista poispäin. Vesi äänelle aalto-opillisesti harvempaa kuin ilma.

Normaaliin päin taittuu siis
valo kun ilma->vesi, ääni kun vesi->ilma.

Question 8

Minkä avulla saat laskettua valon taitekulman?

Answer 8

Aineen taitekertoimien n avulla. n(ilma)=1 n(vesi)=1,33

Question 9

Minkä avulla saat laskettua äänen taitekulman?

Answer 9

Äänen nopeuksien eri väliaineessa, avulla.

Question 10

Mikä on valon kokonaisheijastumisen rajakulma? Miten saadaan muun aaltoliikkeen kokonaisheijastuksen rajakulma?

Answer 10

Se on sin(¤)=n2/n1. Rajatapauksessa säde taittuu pinnan suuntaisesti, esim vedestä ilmaan mentäessä veden pinnan suuntaan.

Muulle aaltoliikkeelle rajakulma lasketaan nopeuksien osamääränä.

Question 11

Voivatko ilmassa olevasta äänilähteestä veden pintaan tulevat ääniaallot kokonaisheijastua?

Answer 11

Kyllä voivat. Vesi on ääniopillisesti harvempaa kuin ilma, ja siinä siis äänen nopeus on suurempi kuin ilmassa, kokonaisheijastus mahdollista.

vrt valo. Vedessä nopeus pienempi, vesi optisesti tiheämpää, ei kokonaisheijastusta kun ilmasta veteen, vain vedestä ilmaan.

Question 12

Mikä on interferenssi?

Answer 12

Interferenssi = aaltojen yhteisvaikutus. Kun aallot kohtaavat, havaitaan interferenssi.

Question 13

Mikä on superpositioperiaate? Mille aalloille sitä voi käyttää?

Answer 13

Kun kaksi tai useampia aaltoja etenee samassa väliaineessa, aaltojen yhteisvaikutus (interferenssi) on yksittäisten aaltojen summa. Superpositioperiaatetta voi käyttää sekä mekaanisilla että sähkömagneettisilla aalloilla. Käytön rajoituksena on väliaineen käyttäytyminen.

Question 14

Mikä on konstruktiivinen ja mikä destruktiivinen interferenssi?

Answer 14

Konstruktiivinen eli vahvistava (rakentava, constructive) interferenssi.
Destruktiivinen eli heikentävä (tuhoava, destructive) interferenssi.

Question 15

Mitä sanoo Huygensin periaate?

Answer 15

Jokainen aaltorintaman piste on uuden alkeisaallon lähde, josta aallon leviävät joka suuntaan aallon etenemisnopeudella. Huygensin periaate mallintaa aaltojen etenemistä.

Question 16

Mikä on aaltojen matkaero? Entä vaihe-ero?

Answer 16

Matkaero dD on aallon kahden kohdan välinen etäisyys. Vaihe-ero saadaan kun matkaerosta vähennetään täydet aallonpituudet. Molemmat siis ilmoitetaan aallonpituuksina.

Question 17

Milloin tapahtuu vahvistava ja milloin heikentävä interferenssi?

Answer 17

Vahvistava, kun matkaero dD=k*lambda, jossa k=0,1,2…

Heikentävä kun matkaero dD=(k+(1/2))*lambda, jossa k=0,1,2…

Question 18

Mikä on vahvistava interferenssi, kun väliaine on optisesti homogeeninen? Entä jos aine on epähomogeeninen optisesti ja ensimmäisessä rajapinnassa tapahtuu 1/2 aallon vaihesiirto?

Answer 18

Homogeeniselle vahvistava dD=klambda
heikentävä dD=(k+(1/2))lambda
Epähomogeeniselle kun yksi (1/2)lambda vaihesiirto vahvistava dD=2d=(k+(1/2))lambda
heikentävä dD=2d=k*lambda

Question 19

Mitä tarkoittaa diffraktio?

Answer 19

Diffraktio eli taipuminen, kun aaltorintaman etenemistä häiritään esteellä.

Question 20

Millaisia ovat koherentit aallot? Entä monokromaattiset?

Answer 20

Monokromaattisilla aalloilla on sama aallonpituus.

Koherenteilla aalloila on sama aallonpituus ja sama vaihe-ero.

Question 21

Millä saadaan maksimien paikat hilassa?

Answer 21

Hilayhtälöllä dsin¤=k*lambda

Question 22

Mitä on seisova aaltoliike?

Answer 22

Aallot pysyvät paikallaan. Seisovassa aaltoliikkeessä on solmuja ja kupuja. Solmukohdissa on heikentävä interferenssi, kupukohdissa vahvistava.

Question 23

Milloin värähtelijä joutuu resonanssiin ulkoisen värähtelijän kanssa?

Answer 23

Kun siihen syötetään energiaa jollakin kyseisen värähtelijän ominaistaajuuksista.

Question 24

Mikä on ihmisen kuuloalue?

Answer 24

Kuuloalue on 16Hz-20kHz. Sitä pienemmän taajuuden f äänet ovat infraääniä, ja suuremman taajuuden ultraääniä.

Question 25

Mitä etuja ultraäänitutkimuksella on verrattuna röntgentutkimuksiin?

Answer 25

Ultraäänellä ei ole röntgensäteiden haittavaikutuksia. Ultraäänellä voidaan kuvata paljon selvemmin erityisesti pehmeiden kudosten rakenteita. Ultraäänellä voidaan myös poistaa hammaskiveä. Ultraääni tuhoaa pieneliöitä, joten sitä voidaan käyttää myös sairaalatarvikkeiden desinfiointiin. Ultraäänellä mahdollista mitata myös veren virtausnopeuksia ja määrittää verisuoniahtaumien astetta.

Question 26

Mikä on ihmisen kuulokynnys?

Answer 26

Kuulokynnys (intensiteettiminimi, I(0)) on 10^(-12) W/m^2. Intensiteettitaso L = 10log(I/I(0))dB

Question 27

Mitä on dispersio?

Answer 27

Valon hajoamista väreihin

Question 28

Minkä värinen valo taittuu eniten lasiprismassa?

Answer 28

Violetin valon kulkusuunta muuttuu lasiprismassa eniten ja punaisen valon vähiten. Lasin taitekerroin on sitä suurempi, mitä suurempi valon aallonpituus on eli sitä pienempi, mitä pienempi valon taajuus on.

Question 29

Mitä hilassa tapahtuu valolle?

Answer 29

Valo taipuu hilassa, eli tapahtuu diffraktio.

Question 30

Minkä värinen valo muuttuu hilan muodostamassa spektrissä eniten?

Answer 30

Punainen valo taipuu eniten, sininen taipuu vähiten. Tämä on vastakkainen kuin lasiprismassa taipuvalle valolle.

Question 31

Kerro valoaistimuksesta

Answer 31

Silmän verkkokalvolla kolmen laisia tappisoluja: vihreälle, siniselle ja punaiselle valon aallonpituudelle herkkiä sekä yhdenlaisia sauvasoluja, jotka aistivat vain valon voimakkuutta. Silmän aistimus riippuu silmään tulevan valon tehosta P (ei esim energiasta), joten tietty kohde näyttää yhtä kirkkaalta riippumatta katsomisetäisyydestä.
Toinen silmän erityispiirre on, että sen herkkyys riippuu valaistuksen määrästä ja valon aallonpituudesta. Hämärässä silmä herkin valolle, jonka aallonpituus on 505nm, valoisassa taas aallonpituudelle 555nm.

Question 32

Mikä on valaistusvoimakkuus?

Answer 32

Valaistusvoimakkuus E kuvaa valaistusta pinnalla. E=I/r^2 , missä I on valolähteen valovoima ja r etäisyys valolähteestä. Valaistusvoimakkuuden yksikkö lx (luksi) = cd/(m^2).

Question 33

Mikä on valovoima?

Answer 33

Valovoima I on SI-järjestelmän perussuure, joka kuvaa valolähteen voimakkuutta (intensiteettiä). Yksikkö cd (kandela). Silmän spektriherkkyys on otettu huomioon eli valovoima määritellään sellaiselle smg säteilylle, jonka ihmissilmä näkee (eli valolle).
ts. Kuvaa valolähteen tehoa

Question 34

Kerro UV säteilyn aallonpituudesta

Answer 34

Uv-säteily on sähkomagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on lyhyempää, kuin ihmisen näköalueen aallonpituudet. UV-A säteily on pitkäaaltoisempaa kuin UV-B ja UV-C. Ilman otsoni vaimentaa UV-C säteilyn.

Question 35

Miten harmaakaihi syntyy?

Answer 35

Runsaan ja pitkäkestoisen auringossa oleskelun seurauksena silmään päässyt UV-säteily on aiheuttanut silman mykiöön hitaasti kehittyviä samentumia ja lopulta johtanut harmaakaihiin.

Question 36

Selitä polarisaatio

Answer 36

Kun valo on polarisoitumatonta, sähkökenttä värähtelee kaikissa suunnissa, jotka ovat kohtisuoraan valon etenemissuuntaa vastaan. Täysin polarisoitunut eli lineaarisesti polarisoitunut valo, kun sähkökenttä värähtelee vain yhdessä suunnassa. Polarisoiva kalvo absorboi tehokkaasti valon sähkökentän värähtelyn energiaa tietyssä suunnassa (-> valon intensiteetti pienenee). Valon polarisoituminen osoittaa, että valo on aaltoliikettä. Valo polarisoituu heijastuksesta, kun heijastava pinta on eristeaineen pinta, kuten vesi.

Question 37

Mikä on Brewsterin kulma?

Answer 37

Kahden aineen rajapinnalle tulevan valon tulokulma, jolle heijastunut valonsäde on täysin polarisoitunut (heijastunut valonsäde on kohtisuorassa taittuneen valonsäteen kanssa)