2020 A/L Physics Past Paper · Question 32 (Tamil Medium)

Answer: (3) (A), (C) ஆகியன மாத்திரம் உண்மையானவை.

வினா என்ன கேட்கிறது

மூன்று கூற்றுகளில் எவை உண்மை? கவனிக்க: கூற்றுகள் இழிவு விலகற் கோணம் $D$ பற்றியவை — பொதுவான விலகல் $d$ பற்றியவை அல்ல.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

படுகோணத்தைச் சிறிய பெறுமானத்திலிருந்து ஆரம்பத்துப் படிப்படியாக அதிகரிக்கும் பொழுது வெளிப்படு கதிரானது விலகல் கோணத்தைக் குறைக்கக் கூடியதான திசையில் இயங்கும் எனக் காட்டலாம். அதன்பின் விலகல் கோணம் இழிவாகும் நிலையை அடைந்தபின் விலகல் கோணம் அதிகரிக்கக் கூடிய திசையில் இயங்கும்.

$$r_1 + r_2 = A \quad \text{--- (9.1)}$$

$$\therefore i_1 + i_2 = A + d \quad \text{--- (9.2)}$$

தரப்பட்ட இரண்டு ஊடகங்களினூடு செல்லும் குறித்த நிறத்தையுடைய எல்லாக் கதிரின் படுகோணத்தின் சைனிற்கும் முறிகோணத்தின் சைனிற்குமுள்ள விகிதம் மாறிலியாகும்.

(ஸ்நெலின் விதி - Snell's Law)

அடிப்படை எண்ணக்கரு: விலகல் $d$ படுகோணம் $i_1$ இன் சார்பு.

$D$ அதன் இழிவுப் பெறுமானம் — ஒரு குறிப்பிட்ட அரியத்துக்கும் ($A$, $n$) ஒருநிற ஒளிக்கும் ஒரே ஒரு எண்.

ஒரு மாற்றம் ஒவ்வொரு படுகோணத்திலும் $d$ ஐக் கூட்டினால், $d$ இன் இழிவான $D$ உம் கூடும்.

$\sin i_1 = n \sin r_1$

$r_2 = A - r_1$

$\sin i_2 = n \sin r_2$

$d = i_1 + i_2 - A$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

தெரிவுகள் உண்மையான கூற்றுகளின் சேர்க்கைகள்: {A}, {A, B}, {A, C}, {B, C}, {A, B, C}. மூன்றின் தீர்ப்பும் கிடைத்த பின் பொருந்துவதைத் தெரிவு செய்வோம்.

காரணம் / கணக்கீடு

அரியம் ஆக்கப்பட்ட திரவியத்தின் முறிவுச் சுட்டி அதிகரிக்கும்போது D அதிகரிக்கின்றது.

$A$, $i_1$ மாறாது, $n$ கூட: $\sin r_1 = \sin i_1 / n$ குறைகிறது, ஆகவே $r_2 = A - r_1$ கூடுகிறது; $\sin i_2 = n\sin r_2$ இல் இரு காரணிகளும் கூடுவதால் $i_2$ கூடுகிறது; $d = i_1 + i_2 - A$ கூடுகிறது. இது எல்லா $i_1$ இற்கும் — ஆகவே $d$ இன் இழிவு $D$ உம் கூடுகிறது.

A

படுகைக் கோணம் படிப்படியாக அதிகரிக்கும்போது D முதலில் குறைந்து பின்னர் அதிகரிக்கின்றது.

நூல் கூறுவது: படுகோணத்தைப் படிப்படியாகக் கூட்டும்போது விலகற் கோணம் முதலில் குறைந்து, இழிவாகி, பின் கூடுகிறது. அந்த இழிவுப் பெறுமானமே $D$. ஆகவே $i$ உடன் மாறுவது $d$; $D$ ஒரு நிலையான எண் — அது "குறைந்து பின் கூடுவதில்லை".

B

அரியத்தின் கோணம் அதிகரிக்கும்போது D அதிகரிக்கின்றது.

$n$, $i_1$ மாறாது, $A$ ஐ $\Delta A$ ஆல் கூட்ட: $r_1$ மாறாது, $r_2 = A - r_1$ உம் $\Delta A$ ஆல் கூடுகிறது. கதிர் செறிந்த ஊடகத்திலிருந்து வெளியேறுவதால் $i_2 > r_2$; ஆகவே $\sin i_2 = n\sin r_2$ இல் $i_2$, $r_2$ ஐ விட வேகமாகக் கூடுகிறது ($\Delta i_2 > \Delta A$). $d = i_1 + i_2 - A$ இல் $i_2$ கூடுவது $A$ கூடுவதை மிஞ்சுவதால் $d$ கூடுகிறது — எல்லா $i_1$ இற்கும்; ஆகவே $D$ கூடுகிறது.

C

தவறான கூற்று (B) ஏன் கவர்ச்சியானது: அது பாடநூலின் $i$–$d$ நடத்தையை (உரு 9.15) சரியாக விவரிக்கிறது — ஆனால் $d$ இற்குப் பதிலாக $D$ என எழுதப்பட்டுள்ளது. வினா "இழிவு விலகற் கோணம் $D$" ஐத் தடித்த எழுத்தில் கொடுத்துள்ளதே இந்த வேறுபாட்டைக் காட்டத்தான்.

$37.2$

$r_1 = 30.7^\circ,\ r_2 = 29.3^\circ,\ i_2 = 47.2^\circ,\ d$

$58.6$

$r_1 = 26.8^\circ,\ r_2 = 33.2^\circ,\ i_2 = 68.6^\circ,\ d$

$51.8$

$r_1 = 30.7^\circ,\ r_2 = 39.3^\circ,\ i_2 = 71.8^\circ,\ d$

எண் சோதனை ($d = i_1 + i_2 - A$, ஒரே $i_1 = 50^\circ$ இல்): $37.2^\circ \to 58.6^\circ$ ($n$ கூட), $37.2^\circ \to 51.8^\circ$ ($A$ கூட). இரு மாற்றங்களும் $d$ ஐக் கூட்டுகின்றன — ஆகவே அதன் இழிவு $D$ உம் கூடுகிறது.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

(C) யும் உண்மை.

(B) உண்மையன்று; (C) விடுபட்டுள்ளது.

(B) உண்மையன்று; (A) விடுபட்டுள்ளது.

(B) உண்மையன்று.

முடிவு

(A), (C) உண்மை; (B) விலகல் $d$ ஐ விவரிக்கிறது, $D$ ஐ அல்ல — விடை (3).

"இழிவு விலகல் $D$" உம் "விலகல் $d$" உம் வேறு. $d$ படுகோணத்துடன் மாறும்; $D$ அரியத்தின் $n$, $A$ (ஒளியின் நிறம்) இவற்றால் மட்டும் மாறும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு