Examenul de bacalaureat national 2015
Proba E. d)

Proba scrisa la 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 2
Se considera: viteza luminii in vid c = 3·10⁸m/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. Imaginea unui obiect printr-o lentila este rasturnata si de trei ori mai mare decat obiectul. Conform conventiilor folosite in manualele de fizica, marirea liniara transversala are valoarea:
a.  β = -3     b. β = 9     c.  β = -1/3     d. β = 1/3    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
2. Pe un catod cade o radiatie electromagnetica avand lungimea de unda λ si frecventa ν, care produce efect fotoelectric extern. Energia cinetica maxima a electronilor extrasi este Ec. Frecventa minima a radiatiei care produce efect fotoelectric extern poate fi calculata folosind relatia:
a.  ν_o = ν + E_c/h     b.   ν_o = λ/c - E_c/h     c.   ν_o = c/λ - E_c/h     d.   ν_o = c/λ - E_c/h     (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)   h·ν = E_c + L = E_c + h·ν_o
3. Unitatea de masura in S.I. a marimii exprimate prin produsul n·v dintre indicele de refractie si viteza de propagare a luminii printr-un mediu este:
a.  m^-1    b.  m    c.  m²·s^-2    d.  m·s^-1    (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)
4. O raza de lumina trece din apa (n₁ = 4/3) in sticla (n² = 3/2). Unghiul de incidenta este i = 30^°. Unghiul de refractie este:
a.   r = arcsin4/9    b.   r = arcsin2/3    c.   r = arcsin8/9    d.   r = arcsin3/4    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)   sini/sinr 9/8,  sinr = 4/9,  r = arcsin4/9
5. Intr-un experiment se studiaza efectul fotoelectric extern produs pe catodul unei celule fotoelectrice. Caracteristica curent-tensiune este reprezentata in graficul din figura alaturata. Valoarea absoluta minima a tensiunii pentru care niciun electron extras nu ajunge la anod este: a.  0,1V    b.  2V    c.  4V    d.   100V    (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un obiect cu inaltimea y₁ = 2cm este plasat perpendicular pe axa optica principala a unei lentile subtiri L₁, la 30cm de aceasta. Imaginea obiectului se formeaza pe un ecran aflat la distanta de 60cm fata de lentila.
a. Calculati distanta focala a lentilei.
Rezolvare:  x₂ = 30cm,   x₁ = - 60cm,  1/x₂ - 1/x₁ = 1/f₁,   f₁ = 20cm.   → (4p)
b. Calculati inaltimea imaginii formate de lentila.
Rezolvare:   β = y₂/y₁ = x₂/x₁   y₂ = (x₂/x₁)·y₁ = - 4cm.    → (3p)
c. Determinati distanta dintre lentila L₁ si o alta lentila subtire L₂ de distanta focala f₂ = -12,5cm, astfel incat orice fascicul paralel care intra in sistemul optic centrat format de cele doua lentile, sa iasa tot paralel din sistem.
Rezolvare:   d = f₁ + f₂,   d = 7,5cm.    → (4p)
d. Se alipesc lentilele L₁ si L₂ folosite la punctul c. Determinati convergenta sistemului optic astfel format.
Rezolvare:   C_sistem = C₁ + C₂ = 1/f₁ + 1/f₂ = -3m^-1.   → (4)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un dispozitiv interferential Young are distanta dintre fante 2ℓ = 0,5mm. Distanta de la planul fantelor la ecran este D = 1m. O sursa de lumina coerenta monocromatica cu λ = 500nm este asezata pe axa de simetrie a dispozitivului interferential, la distanta d = 20 cm de planul fantelor.
a. Calculati valoarea interfranjei.
Rezolvare:   i = λ·D/2ℓ = 10^-3m.   → (4p)
b. Calculati diferenta de drum optic dintre undele luminoase care, in urma suprapunerii, formeaza pe ecran maximul de ordin k = 4.
Rezolvare:   δ k·λ = 2·10^-6m.    → (3p)
c. Determinati deplasarea Δx; a figurii de interferenta daca sursa de lumina se deplaseaza paralel cu planul fantelor, perpendicular pe acestea, cu distanta y = 1mm.
Rezolvare:   Din figura y = a, iar Δx = OP.   y/d = Δx;/D, Δx; = D·y/d = 5mm.   → (4p)
d. Se inlocuieste sursa de lumina cu o alta sursa care emite lumina alba ale carei limite spectrale sunt λ_r = 750nm si λ_v 400 = nm. Determinati numarul de radiatii cu lungimi de unda diferite care formeaza minime la distanta x = 5mm fata de franja centrala.
Rezolvare:   x = (2·k + 1)·D·(λ_r/2)/2ℓ,   x = (2·k + 1)·D·(λ_v/2)/2ℓ
k = 2ℓ·x/D·λ_r - 1/2, sau mai mare.   k = 2ℓ·x/D·λ_v - 1/2, sau mai mic (λ_v < λ_r),   k = 3.3 nu pot exista decat numere intregi de maxime sau minime →3 radiatii care formeaza minime pe distanta x.    → (4p)