Examenul de bacalaureat national 2014
Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica - profilul real, filiera vocationala - profilul militar
♦ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA,
B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
♦ Se acorda 10 puncte din oficiu.
♦ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
D. OPTICA Varianta 10
Se considera: viteza luminii in vid c = 3·10 8 m/s, constanta Planck h = 6,6·10 -34 J·s.
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Un obiect real este plasat intre o lentila convergenta si focarul obiect al acesteia. Imaginea obiectului este:
a.  rasturnata;   b.  virtuala;   c.  reala;   d. micsorata.   (3p)
Raspuns: b. De exemplu in cazul lupei  →(3p)
optica.august.t.I.2 2. Energia cinetica maxima a electronilor extrasi prin efect fotoelectric extern depinde de frecventa radiatiei incidente conform graficului din figura alaturata. Energia unui foton de frecventa ν 1 , din radiatia incidenta, este de aproximativ:
a.  0.6·10 -19 J;   b.  4.3·10 -19 J;   c.  4.9·10 -19 J;   d.  9.2·10 -19 J.   (3p)
Raspuns: d.
h·ν 1 = h·ν o + E cmax1 ,
h·ν o = 4.29·10 -19 J,
h·ν 1 = 4.29·10 -19 J + 4.9·10 -19 J = 9.19·10 -19 J.   →(3p)
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, frecventa unei radiatii electromagnetice avand lungimea de unda λ are expresia:
a. c·λ -1 ;   b. c -1 ·λ;   c. h·c·λ -1 ;   d. c·λ.   (3p)
Raspuns: a. λ = c/ν,   ν = c/λ   →(3p)
4. Unitatea de masura in S.I. a raportului dintre viteza luminii in vid si indicele de refractie al mediului prin care se propaga lumina este:
a.  s;    b.   m -1 ;   c.  m;   d.  m/s.   (3p)
Raspuns: d. [c] SI /n = m/s.  →(3p)
optica.august.t.I.5 5. Un sistem optic centrat e format din doua lentile convergente L 1 si L 2 . Distanta dintre cele doua lentile este
d = 60cm. Un fascicul de lumina paralel, care intra in sistemul optic intalnind mai intai lentila L 1 , este transformat, la iesirea sa din sistem, tot intr-un fascicul paralel, dar cu diametrul de 3 ori mai mic. Distanta focala a lentilei L 1 este:
a.   45 cm;   b.   40 cm;   c.   20 cm;   d.  15cm.    (3p)
Raspuns: a. Din cele doua triunghiuri dreptunghice hasurate se afla expresia maririi liniare y 2 /y 1 = - f 2 '/f 1 = 1/3 si
d = f 1 + (- f 2 '). Din cele doua ecuatii rezulta
f 1 = (3/4)·d = 45cm.  →(3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un sistem optic centrat este format prin alipirea a doua lentile L 1 si L 2 . Distanta focala a lentilei L 1 este f 1 = 5cm, iar convergenta lentilei L 2 are valoarea C 2 = - 5m -1 . Un obiect real este plasat la 15cm in fata lentilei L 1 , perpendicular pe axa optica principala a acesteia. Lentila L 1 se afla intre obiect si lentila L 2 . Inaltimea obiectului este y 1 = 15 mm.
a. Determinati convergenta sistemului de lentile alipite (acolate).
Rezolvare: C sistem = C 1 + C 2 = 1/f 1 + C 2 = 15m -1 .   →(4p)
b. Calculati inaltimea imaginii formate de sistemul celor doua lentile.
Rezolvare: β = x' 2 /x 1 = y 2 /y 1 ,  x' 2 = y 2 ·x 1 /y 1
C sistem = 1/x' 2 - 1/x 1 = y 1 /(y 2 ·x 1 ) - 1/x 1 .
y 2 = y 1 /[(C sistem ·x 1 ) + 1] = 12mm.  →(4p)
optica.august.t.II.c c. Realizati un desen in care sa evidentiati constructia imaginii obiectului printr-o lentila subtire echivalenta cu sistemul de lentile.
Rezolvare: Constructia imaginii obiectului prin lentila subtire echivalenta cu sistemul de lentile este realizata in figura alaturata.  →(4p)
d. Fara a modifica distanta dintre obiect si lentila L 1 , se indeparteaza lentila L 2 pana cand distanta dintre cele doua lentile devine d = 12.5cm. Determinati distanta dintre lentila L 2 si imaginea formata de sistemul de lentile.
Rezolvare: 1/x 2 - 1/x 1 = 1/f 1 , x 2 = x 1 ·f 1 /(x 1 + f 1 ) = 7.5cm,
d = x 2 - x 1 ',   x 1 ' = x 2 - d = - 5cm,
C 2 = 1/x 2 ' - 1/x 1 ',   x 2 ' = x 1 '/(C 2 ·x 1 ' + 1),
x 2 ' = - 4cm.   →(4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O sursa de lumina coerenta S este asezata pe axa de simetrie a unui dispozitiv Young. Sursa emite radiatie monocromatica avand lungimea de unda λ = 540nm. Figura de interferenta se observa pe un ecran asezat paralel cu planul fantelor, la distanta D = 2m de acesta. Distanta dintre cele doua fante este 2ℓ = 1,8mm.
a. Clculti vlore interfrnjei.
Rezolvare: i = λD/2ℓ = 0.6mm.   →(4p)
b. Determinati valoarea distantei dintre al doilea minim de interferenta situat de o parte a maximului central si maximul de interferenta de ordinul 2 situat de cealalta parte a maximului central.
Rezolvare: x min2 = (k + 1)·D·λ/2 = (3/2)·i = 0.9mm,
x 2max = k·λ·D/2ℓ = 2·i = 1.2mm,
X = x min2 + x 2max = 2.1mm.   →(4p)
optica.august.t.III.c c. Sursa de lumina S se deplaseaza pe distanta
a = 0,3mm, dupa o directie paralela cu planul fantelor. Se observa ca franja centrala s-a deplasat in pozitia ocupata initial de franja luminoasa de ordinul 5. Determinati distanta dintre sursa de lumina S si planul fantelor dispozitivului Young.
Rezolvare: δ 1 /2ℓ = a/d,   δ 2 /2ℓ = x 5Max /D,   δ 1 = δ 2 ,
a/d = x 5Max /D,   x 5Max = k·λ·D/2ℓ = 5·i,
d = a·D/5·i = 0.2m.  →(4p)
d. Sursa de lumina S este adusa in pozitia initiala. In fata uneia dintre fante se plaseaza o lama subtire, confectionata dintr-un material transparent, de indice de refractie n = 1.5. Se observa ca franja centrala se formeaza exact in aceeasi pozitie in care s-a format la punctul c. Determinati grosimea lamei.
Prin introducerea lamei apare un drum optic suplimentar
(δ) = e·n - e = e(n - 1), care este egal cu un numar intreg de lungimi de unda, pentru ca in punctul P se formeaza un maxim luminos (k = 5) k·λ = e(n = 1),
e = k·λ/(n = 1) = 540·10 -8 m.  →(3p)




Full Website