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 5
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. O radiatie incidenta pe un catod produce efect fotoelectric extern. In aceasta situatie putem afirma ca:
a. frecventa radiatiei incidente este mai mare sau egala cu frecventa de prag;
b. energia unui foton din radiatia incidenta este mai mica decat lucrul mecanic de extractie;
c. frecventa radiatiei incidente este mai mica decat frecventa de prag;
d. lungimea de unda a radiatiei incidente este mai mare decat lungimea de unda de prag. (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
Rezolvare:  Efectul fotoelectric se produce daca frecventa radiatiei incidente este egala sau mai mare decat o anumita frecventa ν_o numita pragul rosu al efectului fotoelectric extern.
2. O raza de lumina trece dintr-un mediu cu indicele de refractie n₁ intr-un mediu cu indicele de refractie n₂. Relatia corecta intre unghiul de incidenta i si unghiul de refractie r este:
a.n₁cosr = n₂cosi;    b. n₁sinr = n₂sini;    c. n₁sini = n₂sinr;    d. n₁cos i = n₂cos r.    (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
3. Despre indicele de refractie absolut al unui mediu transparent se poate afirma ca:
a. este o marime fizica adimensionala;
b. are aceeasi unitate de masura ca si distanta focala a unei lentile;
c. are aceeasi unitate de masura ca si convergenta unei lentile;
d. are aceeasi unitate de masura ca si viteza luminii.    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
Rezolvare:   n= c/v, nu are unitate de masura.
4. Un sistem optic centrat este alcatuit din doua lentile convergente subtiri cu distantele focale f₁ = 12,5 cm, respectiv f₂ = 50 cm. Lentilele sunt alipite. Distanta focala echivalenta a sistemului este egala cu:
a. 8 cm;    b. 10 cm;    c. 31 cm;    d. 50 cm.    (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)
Rezolvare:  1/f = 1/f₁ + 1/f₂ = 0.1cm^-1   f = 10cm.  →(3p)
5. In figura alaturata este reprezentata dependenta energiei cinetice maxime a electronilor emisi de frecventa radiatiilor incidente ce cad pe un catod. Lucrul mecanic de extractie al materialului din care este confectionat catodul este aproximativ egal cu:
a. 5,3·10^-19 J;    b. 3,9·10^-19 J;    c. 2,6·10^-19 J;    d. 1,3·10^-19 J.    (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
Rezolvare:   L_ex = h·ν_o = 6,6·10^-34 J·s·4·10¹⁴1/s = 2.64·10^-19J.
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un obiect luminos liniar este situat la 0,80 m in fata unei lentile subtiri cu distanta focala f = 16 cm, perpendicular pe axa optica principala a lentilei. Imaginea se formeaza pe un ecran aflat de cealalta parte a lentilei.
a. Realizati un desen in care sa evidentiati constructia imaginii prin lentila.



Rezolvare:   Constructia imaginii prin lentila.   →(4p)
b. Calculati convergenta lentilei.
Rezolvare:   1/f = 1/f₁ + 1/f₂ = 62.5/625cm = 0.1cm^-1,    f = 10cm.  →(3p)
c. Calculati distanta dintre obiectul luminos si imaginea acestuia prin lentila.
Rezolvare:  1/f = 1/x₂ - 1/x₁,  x₂ = x₁·f/(x₁ + f),      = -1280cm²/-64cm = 20cm,
d = x₂ + (- x₁) = 100cm = 1m.   →(4p)
d. Calculati marirea liniara transversala si precizati daca imaginea este reala sau virtuala, dreapta sau rasturnata, marita sau micsorata.
Rezolvare:  β = x₂/x₁ = 20cm/-80cm = - 0.25
Imaginea este reala pentru ca x₂ > 0, iar x₁ < 0.
Imaginea este rasturnata pentru ca β < 0
Imaginea este mai mica decat obiectul pentru ca |β| < 1.  →(4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
In cadrul unui experiment de interferenta a luminii se utilizeaza un dispozitiv Young iluminat cu radiatie monocromatica avand lungimea de unda λ = 500 nm, ce provine de la o sursa situata pe axa de simetrie a sistemului. Distanta dintre cele doua fante este 2ℓ = 2 mm, iar distanta de la planul fantelor la ecran este D = 1m. Determinati:
a. frecventa radiatiei utilizate;
Rezolvare:  λ = c/T = c·ν    ν = c/λ = 3·10⁸m/s/500·10^-9m = 0.6·10¹⁴1/s = 0.6·10¹⁴Hz.  →(3p)
b. valoarea interfranjei;
Rezolvare:   i = λ·D/2ℓ = 5·10^-7m·1m/2·10^-3m = 2.5·10^-4m.  →(4p)
c. diferenta de drum dintre razele care interfera si formeaza maximul de ordin
k = 5;
Rezolvare:   δ_k = k·λ = 5·5·10^-7m = 2.5·10^-5m = 2.5μm.  →(4p)
d. distanta dintre fante pentru ca interfranja sa ramana la valoarea initiala atunci cand experimentul se desfasoara intr-un mediu cu indicele de refractie n = 4/3.
Rezolvare:  i' = n·i,    λ·D/2ℓ' = n·λ·D/2ℓ
1/2ℓ' = n/2ℓ,  2ℓ' = 2ℓ/n = 2mm/4/3 = 6mm/4 = 1.5mm.   →(4p)