FY3: Aaltoilmiöt I (väitteet I)

Suositeltava osaamistaso: 
80%

Resonanssi:

Ymmärrän käsitteet resonanssi ja ominaistaajuus.

 

Oppimisen tueksi:

 

 

FY3/10: Resonanssi

Pisteytysohje: 

Täysin samaa mieltä → 6 p.
Osittain samaa mieltä  → 4 p.
Osittain eri mieltä  → 2 p.
Täysin eri mieltä  → (jätä tyhjäksi)

(Ymmärryksen arviointiin merkitse itsellesi 6 p.)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Heijastuminen:

Tiedän, mitä aallon heijastuminen tarkoittaa ja osaan valon heijastumislain.

 

Oppimisen tueksi:

Aaltoliikkeen kohdatessa kahden aineen välisen rajapinnan tapahtuu aaltoliikkeen heijastuminen ja taittuminen.

Taittumisessa on voimassa taittumislaki

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=n_{12}\)

Taittumisessa aaltoliikkeen

  • aallonpituus muuttuu
  • etenemisnopeus muuttuu
  • taajuus pysyy samana, koska taajuuden määrää aaltolähde.

Käyttämällä aaltoliikkeen perusyhtälöä \(v=\lambda f\) taittumislaki saadaan muotoiltua aaltojen aallonpituuksille.

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=\dfrac{f \lambda_1}{f \lambda_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}\)

Snellin laki

  • \(\color{Salmon}{\text{Punaisella tuleva valonsäde}}\)
  • \(\color{Green}{\text{Vihreällä heijastunut valonsäde}}\)
  • \(\color{Orange}{\text{Oranssilla taittunut valonsäde}}\)

Tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtäsuuret eli \(\color{Salmon}{\alpha_1}=\color{Green}{\beta_1}\).

 

Taittumislaki valolle:

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{c_1}{c_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}=\color{Red}{\dfrac{n_2}{n_1}}\),

jossa \(n_1\) ja \(n_2\)ovat väliaineiden taitekertoimet.

Kokonaisheijastuminen

Kokonaisheijastumisessa aaltoliike ei taitu vaan ainoastaan heijastuu.

\(\begin{align} \dfrac{\sin \alpha_1}{\sin 90^{\circ}}&=\dfrac{n_2}{n_1} \\ \sin \alpha_1&=\dfrac{n_2}{n_1} \end{align}\)

Kokonaisheijastumisen rajakulmalle \(\alpha_r\) pätee \(\sin \alpha_r = \dfrac{n_2}{n_1}\).

Kalan näkökenttä (n.k. Snellin ikkuna)

Mitä kala tai sukeltaja näkee katsoessaan vedenpintaa? 

Muistiinpanot

FY3/12: Valon heijastuminen ja taittuminen

Pisteytysohje: 

Täysin samaa mieltä → 6 p.
Osittain samaa mieltä  → 4 p.
Osittain eri mieltä  → 2 p.
Täysin eri mieltä  → (jätä tyhjäksi)

(Ymmärryksen arviointiin merkitse itsellesi 6 p.)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Taittuminen:

Ymmärrän, mistä johtuu aaltojen taittuminen kahden aineen rajapinnassa.

Osaan myös laskea taitekulman suuruuden taittumislain avulla, jos tulokulma ja taitekertoimet tunnetaan.

 

Oppimisen tueksi:

Aaltoliikkeen kohdatessa kahden aineen välisen rajapinnan tapahtuu aaltoliikkeen heijastuminen ja taittuminen.

Taittumisessa on voimassa taittumislaki

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=n_{12}\)

Taittumisessa aaltoliikkeen

  • aallonpituus muuttuu
  • etenemisnopeus muuttuu
  • taajuus pysyy samana, koska taajuuden määrää aaltolähde.

Käyttämällä aaltoliikkeen perusyhtälöä \(v=\lambda f\) taittumislaki saadaan muotoiltua aaltojen aallonpituuksille.

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=\dfrac{f \lambda_1}{f \lambda_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}\)

Snellin laki

  • \(\color{Salmon}{\text{Punaisella tuleva valonsäde}}\)
  • \(\color{Green}{\text{Vihreällä heijastunut valonsäde}}\)
  • \(\color{Orange}{\text{Oranssilla taittunut valonsäde}}\)

Tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtäsuuret eli \(\color{Salmon}{\alpha_1}=\color{Green}{\beta_1}\).

 

Taittumislaki valolle:

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{c_1}{c_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}=\color{Red}{\dfrac{n_2}{n_1}}\),

jossa \(n_1\) ja \(n_2\)ovat väliaineiden taitekertoimet.

Kokonaisheijastuminen

Kokonaisheijastumisessa aaltoliike ei taitu vaan ainoastaan heijastuu.

\(\begin{align} \dfrac{\sin \alpha_1}{\sin 90^{\circ}}&=\dfrac{n_2}{n_1} \\ \sin \alpha_1&=\dfrac{n_2}{n_1} \end{align}\)

Kokonaisheijastumisen rajakulmalle \(\alpha_r\) pätee \(\sin \alpha_r = \dfrac{n_2}{n_1}\).

Kalan näkökenttä (n.k. Snellin ikkuna)

Mitä kala tai sukeltaja näkee katsoessaan vedenpintaa? 

Muistiinpanot

FY3/12: Valon heijastuminen ja taittuminen

Pisteytysohje: 

Täysin samaa mieltä → 6 p.
Osittain samaa mieltä  → 4 p.
Osittain eri mieltä  → 2 p.
Täysin eri mieltä  → (jätä tyhjäksi)

(Ymmärryksen arviointiin merkitse itsellesi 6 p.)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Kokonaisheijastuminen:

Ymmärrän ilmiön nimeltä kokonaisheijastuminen ja osaan laskea kokonaisheijastuksen rajakulman.

Ymmärrän myös, milloin kokonaisheijastuminen on mahdollista ja milloin se ei ole mahdollista tapahtua.

 

Oppimisen tueksi:

Aaltoliikkeen kohdatessa kahden aineen välisen rajapinnan tapahtuu aaltoliikkeen heijastuminen ja taittuminen.

Taittumisessa on voimassa taittumislaki

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=n_{12}\)

Taittumisessa aaltoliikkeen

  • aallonpituus muuttuu
  • etenemisnopeus muuttuu
  • taajuus pysyy samana, koska taajuuden määrää aaltolähde.

Käyttämällä aaltoliikkeen perusyhtälöä \(v=\lambda f\) taittumislaki saadaan muotoiltua aaltojen aallonpituuksille.

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{v_1}{v_2}=\dfrac{f \lambda_1}{f \lambda_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}\)

Snellin laki

  • \(\color{Salmon}{\text{Punaisella tuleva valonsäde}}\)
  • \(\color{Green}{\text{Vihreällä heijastunut valonsäde}}\)
  • \(\color{Orange}{\text{Oranssilla taittunut valonsäde}}\)

Tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtäsuuret eli \(\color{Salmon}{\alpha_1}=\color{Green}{\beta_1}\).

 

Taittumislaki valolle:

\(\dfrac{\sin \alpha_1}{\sin \alpha_2}=\dfrac{c_1}{c_2}=\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2}=\color{Red}{\dfrac{n_2}{n_1}}\),

jossa \(n_1\) ja \(n_2\)ovat väliaineiden taitekertoimet.

Kokonaisheijastuminen

Kokonaisheijastumisessa aaltoliike ei taitu vaan ainoastaan heijastuu.

\(\begin{align} \dfrac{\sin \alpha_1}{\sin 90^{\circ}}&=\dfrac{n_2}{n_1} \\ \sin \alpha_1&=\dfrac{n_2}{n_1} \end{align}\)

Kokonaisheijastumisen rajakulmalle \(\alpha_r\) pätee \(\sin \alpha_r = \dfrac{n_2}{n_1}\).

Kalan näkökenttä (n.k. Snellin ikkuna)

Mitä kala tai sukeltaja näkee katsoessaan vedenpintaa? 

Muistiinpanot

FY3/12: Valon heijastuminen ja taittuminen

Pisteytysohje: 

Täysin samaa mieltä → 6 p.
Osittain samaa mieltä  → 4 p.
Osittain eri mieltä  → 2 p.
Täysin eri mieltä  → (jätä tyhjäksi)

(Ymmärryksen arviointiin merkitse itsellesi 6 p.)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Tekemäsi itsearvion pohjalta tuloksesi prosentteina on: