1.13. Den rektangulära potentialbrunnen

Storlek: px
Starta visningen från sidan:

Download "1.13. Den rektangulära potentialbrunnen"

Transkript

1 1.13. Den rektangulära potentialbrunnen [Understanding Physics: (b)] Vi betraktar en partikel med massan m som är innesluten i en rektangulär potentialbrunn med oändligt höga sidor, dvs U = då < x < a och U då x och x a (se fig i boken). Detta är tydligen ett bundet system. Vilken energi partikeln än har, kan den endast befinna sig inom intervallet [, a]. Utanför detta intervall kan partikeln inte existera, varför dess egenfunktion ψ(x) = inom detta område. I ett sådant system kan en partikel enligt den klassiska fysiken ha vilken energi som helst; ett kontinuerligt energispektrum är då möjligt. Innanför potentialbrunnen är potentialenergin U = (fri partikel), och den tidsoberoende Schrödinger ekvationen för partikeln blir då 2 d 2 ψ(x) = Eψ(x), dvs 2m dx 2 Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 1

2 d 2 ψ(x) dx 2 + 2mE 2 ψ(x) =. Genom att substituera k 2 = 2mE/ 2 i ekvationen ovan fås ψ (x) + k 2 ψ(x) =, som vi skall lösa. Vi försöker först med ansatsen ψ(x) = e αx, som efter substitution ger α 2 + k 2 =. Denna ekvation har lösningarna α = ±ik, och egenfunktionerna blir då ψ(x) = e ikx och ψ(x) = e ikx, som är x komponenterna av den fria partikelns egenfunktion. Den allmänna lösningen är en godtycklig lineär kombination av dessa lösningar: ψ(x) = ae ikx + be ikx, (a, b konstanter). Genom substitution av e ±ikx = cos kx ± i sin kx (Eulers formler, se A.8 (i) s. 725 i boken) kan den allmänna lösningen uttryckas ψ(x) = (a + b) cos kx + i(a b) sin kx A cos kx + B sin kx, där A och B är konstanter. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 2

3 Genom att tillämpa de tidigare omnämnda ändlighets och entydighetsvillkoren vid intervallgränserna x = och x = a finner vi de tillåtna egenfunktionerna ψ(x). I punkten x = gäller ψ(x) =, vilket gäller endast om A =, varför ψ(x) = B sin kx. I punkten x = a gäller därtill ψ(x) =, vilket är möjligt endast om B sin ka =, dvs B = eller sin ka =. B = skulle betyda, att ψ(x) överallt är identiskt lika med, dvs det finns ingen partikel i brunnen! Av sin ka = följer att k = nπ/a, där n = 1, 2,... (n = utesluts, varför?). Egenfunktionen för potentialbrunnen är alltså ψ n (x) = B sin nπx, n = 1, 2,... a Mot varje värde av n svarar ett bestämt energivärde (egenvärde) E n = 2 k 2 2m = n2 2 π 2 2ma 2 Energin är således kvantiserad, den kan endast anta värdena E n = n 2 E, där E = 2 π 2 2ma 2. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 3

4 Egenfunktionerna, som visas i figuren ovan, påminner om stående vågor (se avsn ). Villkoret k = nπ/a kan nämligen skrivas k = 2π/λ (enligt sin definition) = nπ/a, varav följer nλ/2 = a, som just är villkoret för en stående våg med noder i x = och x = a. Gränsvillkoren för ett bundet system med oändligt höga kanter förutsätter att egenfunktionerna har noder i brunnens kanter, där sannolikhetsfördelningarna också försvinner (se fig. ovan). Detta ger upphov till kvantisering, som är en helt normal företeelse för de bundna systemen i kvantmekaniken (jfr även figur i boken). Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 4

5 Energin för det lägsta tillståndet, som kallas grundtillståndet, E 1 = E (svarar mot n = 1), är inte noll, som man skulle vänta sig klassiskt. Detta beror på osäkerhetsprincipen, eftersom p skulle vara lika med noll, om energin är noll. Vi skulle då känna p exakt, dvs p =. Detta kan endast gälla, om x =, vilket är orimligt, eftersom x bestäms av a. Observa även, att n = leder till E =, varför vi inte kan medta detta värde av n. Konstanten B bestäms genom normalisering av vågfunktionen, som utförs på följande sätt. För n = 1 gäller ψ 1 (x) = B sin, så att normaliseringsvillkoret blir Z a πx a Ψ 1 (x, t)ψ 1(x, t)dx = Z a ψ 1 (x) 2 dx = B 2 Z a Integralen i formeln är lätt att beräkna genom substitution av u = πx eller alltså B = Z a q 2 a. πx sin 2 dx = a a π Z π = a 2 a 4π sin 2 udu = a π π sin 2u = a 2 a : Z π πx sin 2 dx = 1. a 1 cos 2u du 2 Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 5

6 Den normaliserade grundtillståndsfunktionen är alltså ψ 1 (x) = r 2 a sin πx a. Då egenfunktionen är känd kan vi beräkna väntevärdet för partikelns position, rörelsemängd och energi i grundtillståndet. Medelpositionen blir x = Z a = 2 a π π ψ 1 (x)xψ 1 (x)dx = 2 a Z π u sin 2 udu = a Z π (u u cos 2u)du π 2 = a 2π 2 π u 2 π u sin 2u + Z a Z π πx sin 2 xdx a sin 2udu Detta är ett resultat, som man kunde vänta sig på grund av grundtillståndsfunktionens symmetri. = a 2 Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 6

7 På ett liknande sätt kan vi beräkna rörelsemängdens medelvärde: Z a p = ψ 1 (x) i d ψ 1 (x)dx dx = 2 Z a πx sin i d πx sin a a dx a = 2 Z π a ( i ) sin u cos udu = i a π sin 2 u = Observera, att partikeln kan röra sig hur som helst i brunnen. dx Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 7

8 Eftersom beräkningen av medelenergin innebär derivering i avseende på tiden, måste vi använda den tidsberoende vågfunktionen: E = = = Z a Z a Z a Resultatet är vad vi kunde vänta oss. Ψ 1 (x, t)i t Ψ 1(x, t) ψ 1 (x)eie t/ i t ψ 1(x)e ie t/ dx ψ 1 (x)eie t/ i ψ 1 (x) Z a = E ψ 1 (x)ψ 1(x)dx E. ie e ie t/ dx Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 8

9 1.14. Potentialsteget Vi skall nu betrakta en partikel med energin E, som rör sig längs x axeln från vänster till höger, och som stöter mot en vägg (potentialsteg) i punkten x =. I detta fall gäller U = ( då x U då x >. Vi skall särskilja två olika fall: a) E < U och b) E > U. Vi skall först studera problemet klassiskt, sedan kvantmekaniskt. Klassisk behandling. a) E < U. Klassiskt kan partikeln endast röra sig inom regionen x, där dess kinetiska energi är E = p2 2m. Partikelns rörelsemängd är p = ± 2mE. Den positiva lösningen svarar mot det fall, då partikeln närmar sig potentialsteget från vänster, och den negativa lösningen det fall, då partikeln rör sig mot vänster efter att ha reflekterats. Klassiskt är reflektionssannolikheten (exakt) 1% (transmissionssannolikheten är givetvis % ). Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 9

10 b) E > U. I detta fall är partikelns energi E och dess rörelsemängd p = 2mE då x. Om x >, så minskar partikelns energi till E U, och dess rörelsemängd till p = p 2m(E U ). Reflektionssannolikheten är i detta fall %, medan transmissionssannolikheten är 1%. Kvantmekanisk behandling. a) E < U. Om x så är den tidsoberoende Schrödinger ekvationen 2 d 2 ψ = Eψ, vilket är ekvationen för en fri partikel. Om x >, så blir Schrödinger ekvationen 2m dx 2 2 d 2 ψ 2m dx = (E U )ψ. Observera, att E U 2 i detta fall är negativ. Vi skall lösa Schrödingers ekvation för varje region skilt för sig och sedan kräva att lösningen och dess derivata är kontinuerliga vid barriären, vilket garanterar att lösningen är välartad. Vi skall kalla x för region I och x > för region II. I region I kan Schrödinger ekvationen skrivas d2 ψ I dx 2 = k2 ψ I (k 2 = 2mE 2, k = p ). Efter ansatsen ψ I = e αx finner vi att den allmänna lösningen till denna ekvation, som är egenfunktionen för en fri partikel, är ψ I = Ae ikx + Be ikx, Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 1

11 och den fullständiga tidsberoende vågfunktionen är Ψ I (x, t) = ψ I (x)e iet/ = Ae i(kx Et/ ) + Be i(kx+et/ ). Tidsberoendet har inkluderats för att vi skall se åt vilket håll materievågen rör sig. Enligt vågrörelseläran (se s i boken) rör sig vågen i x axelns positiva riktning, om termerna kx och ωt i exponenten har motsatta förtecken, men i x axelns negativa riktning om de har samma förtecken. Således anger Ψ + (x, t) = Ae i(kx Et/ ) en våg som fortskrider i x axelns positiva riktning med rörelsemängden p = k, medan Ψ (x, t) = Be i(kx+et/ ) betecknar en våg som rör sig i x axelns negativa riktning med rörelsemängden p = k. I region II kan Schrödinger ekvationen för partikeln skrivas d 2 ψ II dx 2 = K 2 ψ II, (K 2 = 2m(U E) 2 ), som har lösningen ψ II = Ce Kx + De Kx. Observera, att K är reellt och positivt, eftersom U > E. Termen Ce Kx, som växer mot oändligheten, då x växer, är inte fysikaliskt realistisk, och vi sätter därför C =. Vågfunktionen i region II blir alltså Ψ II (x, t) = ψ II (x)e iet/ = De Kx e iet/. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 11

12 Genom att tillämpa kontinuitetsvillkoren på egenfunktionen och dess derivata i punkten x = : ψ I () = ψ II () och h dψi dx i x= = h dψii dx i x=, får vi ekvationerna A + B = D och ika ikb = KD. Genom att kombinera dessa ekvationer kan A och B uttryckas med hjälp av D: A = B = (k + ik)d 2k (k ik)d. 2k och Lösningen i fallet a) kan alltså uttryckas: ( ψi (x) = D 2k [(k + ik)eikx + (k ik)e ikx ] om x, ψ II (x) = De Kx om x >. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 12

13 För att förstå vad lösningarna innebär skall vi studera sannolikhetstätheterna P (x, t) = ψ (x)e iet/ ψ(x)e iet/ = ψ (x)ψ(x) i de båda regionerna. I region I är sannolikhetstätheten för den inkommande partikeln (ψ(x) = D 2k (k + ik)eikx ) P + (x, t) = A e ikx Ae ikx = (k ik)d (k + ik)d 2k 2k = (k2 + K 2 )D 2 4k 2. Den inkommande partikeln är därför en våg med konstant sannolikhetstäthet genom hela regionen. Samma sannolikhetstäthet erhålls för den reflekterade vågen. Detta innebär fysikaliskt, att alla partiklar som når potentialsteget med E < U kommer att reflekteras inklusive dem som tränger in i region II. Om x >, så är P II = (De Kx ) 2 = D 2 e 2Kx, en exponentiellt avklingande funktion av inträngningsavståndet. Kvalitativt åskådliggörs vågfunktionens förlopp i de båda regionerna i fig (jfr bilden nedan), som visar vågfunktionens reella del. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 13

14 Som vi ser, är det möjligt att partikeln tränger in i region II, något som inte är tillåtet enligt den klassiska fysikens lagar. Detta kan förstås med hjälp av osäkerhetsprincipen. Om partikelns osäkerhet i rörelsemängd p är av samma storleksordning som dess rörelsemängd p = k, så kan vi uppskatta osäkerheten i position, x, ur osäkerhetsrelationen p x /2: x 2p = 2 K = 1 2K. Om inträngningsdjupet x p betecknar det avstånd, på vilket P II (x, t) har fallit till 1/e av sitt värde i x =, så finner vi att D 2 /e = D 2 e 2Kxp, eftersom sannolikhetstätheten är D 2 i punkten x =. Således är x p = 1 2K. Observera, att detta avstånd är detsamma som den ovan uppskattade osäkerheten i position ( x). Vi får alltså en bekräftelse på, att osäkerhetsprincipen ger förklaringen till partikelns förmåga att tränga igenom barriären. Observera också, att K = 1 p 2m(U E) är mycket stort, då U E. I detta fall tränger partikeln endast obetydligt in i region II, och x är mycket liten. Om U å andra sidan är endast obetydligt större än E, så är K liten, och x följaktligen stor. Inträngningsdjupet är då också stort. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 14

15 Sannolikheten för reflektion vid barriären kan uttryckas som förhållandet mellan sannolikhetstätheterna av de reflekterade och inkommande vågorna, dvs med tidigare använda beteckningar: R = P (x, t) P + (x, t) = Ψ Ψ Ψ + Ψ + = B B A A = (k + ik)(k ik) (k ik)(k + ik) = 1. Detta överensstämmer med det klassiska resultatet, men motsäger inte heller det kvantmekaniska resultatet. Också en partikel som tränger genom barriären måste komma tillbaka, eftersom sannolikheten att partikeln når x = + är noll. b) E > U. I detta fall är den kinetiska energin för partikeln i region I lika med E, och den tidsoberoende Schrödinger ekvationen är likadan som i fall a): 2 d 2 ψ I 2m dx 2 = Eψ I. Detta är åter ekvationen för en fri partikel. Om vi sätter k 2 1 = 2mE/ 2, så får vi ekvationen d2 ψ I dx 2 = k 2 1 ψ I som har lösningen ψ I (x) = Ae ik 1 x + Be ik 1 x. Den fullständiga vågfunktionen är Ψ I (x, t) = ψ I (x)e iet/ = Ae i(k 1 x Et/ ) + Be i(k 1 x+et/ ). Liksom tidigare, representerar den första termen en partikel som rör sig i x axelns positiva riktning med rörelsemängden k 1 och den andra termen representerar en partikel som rör sig i motsatt riktning med rörelsemängden k 1. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 15

16 I region II (x > ) är den kinetiska energin E U positiv. Här har vi alltså fortfarande att göra med en fri partikel, även om dess energi är lägre. Om vi definierar k 2 = p 2m(E U )/, så kan partikelns Schrödinger ekvation skrivas Den motsvarande vågfunktionen är d2 ψ II dx 2 = k 2 2 ψ II. Ψ II (x, t) = ψ II (x)e iet/ = Ce i(k 2 x Et/ ) + De i(k 2 x+et/ ). Den första termen anger här en partikel som rör sig i x axelns positiva riktning med rörelsemängden k 2, och den andra termen en partikel, som rör sig i motsatt riktning med rörelsemängden k 2. Eftersom vi endast intresserar oss för partiklar som kommer in från vänster, så kan vi sätta D =. Vi skall nu, liksom tidigare, tillämpa gränsvillkoren på ψ(x) och dψ(x)/dx i punkten x =. Eftersom både egenfunktionerna och deras derivator bör vara kontinuerliga i denna punkt, får vi ekvationerna A + B = C och ik 1 A ik 1 B = ik 2 C. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 16

17 Genom att kombinera ekvationerna, och uttrycka A och B med hjälp av C, får vi A = (k 1 + k 2 )C 2k 1 B = (k 1 k 2 )C 2k 1. och Sannolikheten för att vågen skall reflekteras från potentialsteget är alltså R = B B A A = (k 1 k 2 ) 2 (k 1 + k 2 ) 2 som i allmänhet är olika noll. Detta skiljer sig från det klassiska resultatet, R =, om inte k 1 = k 2 (men i detta fall finns ingen barriär). I allmänhet är < R < 1. För en partikelstråle som träffar barriären, anger reflektionskoefficienten R förhållandet mellan antalet partiklar som reflekteras per sekund och antalet partiklar som kommer in per sekund. Egentligen borde man mäta antalet partiklar per sekund med sannolikhetsflödet, som är sannolikheten för att en partikel skall passera genom en punkt. Tidigare (s. 313) har visats, att effekten, dvs energiflödet, som medförs av en våg är proportionell mot produkten av dess hastighet och kvadraten på amplituden. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 17

18 På motsvarande sätt kan sannolikhetsflödet j av en materievåg beskrivas av produkten av partikelns hastighet v och kvadraten på materievågens amplitud Ψ Ψ, eller alltså Ψ Ψv. Vi kunde försumma partikelhastigheten vid beräkningen av R, eftersom både den inkommande och reflekterade vågen hade samma kinetiska energi och rörde sig med samma hastighet; hastigheten blev därför eliminerad ur uttrycket för R. När vi beräknar transmissionssannolikheten, T, måste vi däremot beakta det faktum, att partiklarna rör sig långsammare till höger om barriären, där den kinetiska energin är E U, än till vänster om barriären, där deras kinetiska energi är E. Transmissionssannolikheten blir därför T = j 2 j 1 = C Cv 2 A Av 1 där j 1, v 1 och j 2, v 2 betecknar sannolikhetsflödet och partiklarnas hastighet före, resp. efter potentialsteget. Då C/A = 2k 1 /(k 1 + k 2 ) och v 2 /v 1 = p 2 /p 1 = k 2 /k 1 (se ovan), så gäller alltså T = 2k1 k 1 + k 2 2 k 2 k 1 = 4k 1k 2 (k 1 + k 2 ) 2 Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 18

19 Observera dessutom, att R + T = (k 1 k 2 ) 2 (k 1 + k 2 ) 2 + 4k 1k 2 (k 1 + k 2 ) 2 = k2 1 2k 1k 2 + k k 1k 2 (k 1 + k 2 ) 2 = 1. Sannolikheten för att en partikel antingen skall reflekteras eller transmitteras är alltså 1%. Antalet partiklar kommer alltså att bevaras. Vi skall ännu se på två fall, som närmare belyser skillnaden mellan de kvantmekaniska och klassiska resultaten. a) E U, steget är mycket litet (E E U ), se fig I detta fall är k 1 k 2, så att R och T 1. Resultatet påminner mycket om det klassiska fallet. Sannolikheten för reflektion är ytterst liten. b) E E U, partikelns energi är obetydligt större än steghöjden U, se fig I detta fall är k 1 k 2, så att R 1 och T, som visar, att partikeln högst sannolikt reflekteras, fast energin bara är obetydligt större än steghöjden, något som inte kan förklaras klassiskt. Reflektion vid en diskontinuitet, vilket inte är ett klassiskt fenomen är dock ett välkänt vågfenomen, t.ex. då vågor i en vattenyta stöter på lågvatten (fig ). Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 19

20 I fig (se även bilden nedan) har reflektions och transmissionkoefficienternas värden ritats som funktion av förhållandet E/U. Som vi ser, skiljer sig det kvantmekaniska resultatet mest från det klassiska då förhållandet är något större än 1. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 2

21 1.15. Andra potentialbrunnar och barriärer Vi skall nu ge en översikt över ytterligare några potentialbrunnar och barriärer, nämligen potentialfallet (fig ), potentialvallen (fig ), och den harmoniska oscillatorn (fig ). a) Behandlingen av potentialfallet påminner om undersökningen av potentialsteget, med undantag av att k 2 > k 1 istället för k 1 > k 2. För reflektions och transmissionskoefficienterna gäller därför samma uttryck som tidigare: R = (k 1 k 2 ) 2 (k 1 + k 2 ) och T = 4k 1k 2 2 (k 1 + k 2 ) 2. Analogin med potentialsteget visar, att om partikelns energi endast är obetydligt större än potentialfallet, dvs om E U E, så är det mycket stor sannolikhet för reflektion i den punkt, där potentialen faller. Detta följer av att om E U E, så är k 2 k 1 och R 1. Reflektion av en våg vid en diskontinuitet är också ett känt fenomen i samband t.ex. med vattenvågor. Då en ytvåg möter ett område där vattendjupet ökar kraftigt, kan man iaktta reflektion. b) Potentialvallen; tunneleffekten. Potentialvallen består av ett potentialsteg efterföljt av ett potentialfall. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 21

22 Vi skall inte här gå igenom den fullständiga algebraiska analysen av detta problem, som liknar lösningen av våra tidigare potentialproblem, men leder till mer komplicerade räkningar, genom att behandlingen måste uppdelas på tre regioner (A, B och C). Därför nöjer vi oss med en kvalitativ diskussion, där vi utnyttjar resultatet av våra studier av potentialsteg och fall. Då E < U skulle vi rent klassiskt med 1% sannolikhet förvänta oss reflektion vid barriären. Enligt kvantmekaniken finns det dock en viss sannolikhet för att partikeln skall tränga in i regionen bakom ett potentialsteg, och denna sannolikhet avtar exponentiellt med den tillryggalagda sträckan. Om potentialvallen är tillräckligt smal, så är det möjligt för partikeln att nå fram till andra ändan av vallen, där den fortsätter som en fri partikel (se fig och figuren nedan). Sannolikheten för detta beror av potentialvallens bredd och förhållandet mellan partikelns energi och vallens höjd E/U. Fenomenet kallas tunneleffekt. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 22

23 Tunneleffekten kan också förekomma i samband med totalreflektion av ljusvågor, som uppstår då ljus träffar en glasskiva under en infallsvinkel, som överskrider Brewster vinkeln. Om man placerar en annan glasskiva så nära den första, att tjockleken av luftskiktet mellan dem är jämförbar med ljusets våglängd, så kan ljus likväl passera genom luftskikten in i den andra glasskivan ( frustrerad inre reflektion). I materiefysiken förekommer tunneleffekten mycket ofta. Ett exempel är α sönderfallet, som sker då atomkärnor sönderfaller under utsändning av heliumkärnor. I atomkärnan är en α partikel starkt bunden av kärnkraften, som har en mycket kort räckvidd. Utanför kärnan dominerar den elektrostatiska Coulomb kraften, som har en lång räckvidd. Nettoresultatet är en potentialbarriär, som visas i fig som funktion av avståndet från kärnans medelpunkt. Klassiskt skulle man förvänta sig, att en α partikel, vars energi E är lägre än barriärhöjden, skulle vara bunden för evigt i kärnan. Enligt kvantmekaniken finns det en viss sannolikhet för att en α partikel skall ta sig ut ur kärnan på grund av tunneleffekten och försvinna. α sönderfallet är därför en slumpmässig process, som styrs av sannolikheten för genomträngning av barriären. Ett annat exempel på tunneleffekt är den s.k. kallfusionen, som troddes vara upptäckt för 2 år sedan men som numera mycket få tror på. Kärnfusion innebär att två positivt laddade deuteriumkärnor kommer varandra så nära, att den starka kärnkraften övervinner Coulomb repulsionen och binder dem samman till en 3 He eller en 3 H kärna. Fusionen sker genom någon av reaktionerna 2 1 H H 3 2 He + 1 n, eller 2 1 H H 3 1 H H. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 23

24 Protonerna och neutronerna i 3 2 He och 3 1H kärnorna är starkare bundna efter fusionen, och systemets energi är därför lägre. Överskottsenergin, som medförs av partiklarna som kinetisk energi, är ansenlig, som tidigare noterats (s. 22). Potentialenergin, som avbildats i fig , påminner om α sönderfallets. I detta fall börjar processen utanför (till höger om) barriären. Klassiskt förhindrar barriären fusion av deuteriumkärnorna, men kvantmekaniskt finns det en chans att det kan ske genom tunneleffekten. De två deuteriumkärnorna i en D 2 molekyl har avståndet.74 nm från varandra, och sannolikheten för fusion genom tunneleffekten är ca 1 7 s 1 vid rumstemperatur. Detta är en ytterst liten sannolikhet. Om vi tänker oss, att alla deuteriumatomer i havet skulle förvandlas till deuteriummolekyler, så är det osannolikt, att fusion någonsin skulle ha inträffat under jordens historia. Om man däremot på något sätt kunde packa deuteriumkärnorna tätare, så att avståndet mellan dem skulle minska till hälften, så skulle fusionssannolikheten öka till 1 23 s 1 vid rumstemperatur. I sådant fall skulle fusion kunna ske så ofta, att reaktionen kunde observeras. Emellertid har man ännu inte kunnat visa detta med säkerhet. Den moderna fysikens grunder, Tom Sundius 29 24

1.13. Den tidsoberoende Schrödinger ekvationen

1.13. Den tidsoberoende Schrödinger ekvationen 1.13. Den tidsoberoende Schrödinger ekvationen [Understanding Physics: 13.12-13.14] Den tidsberoende Schrödinger ekvationen för en fri partikel som rör sig i en dimension är en partiell differentialekvation

Läs mer

1.15. Andra potentialbrunnar och barriärer

1.15. Andra potentialbrunnar och barriärer 1.15. Andra potentialbrunnar och barriärer [Understanding Physics: 13.15-13.17; 19.1-19.3] Vi skall nu ge en översikt över ytterligare några potentialbrunnar och barriärer, nämligen potentialfallet (fig.

Läs mer

F3: Schrödingers ekvationer

F3: Schrödingers ekvationer F3: Schrödingers ekvationer Backgrund Vi behöver en ny matematik för att beskriva elektroner, atomer och molekyler! Den nya fysiken skall klara av att beskriva: Experiment visar att för bundna system så

Läs mer

1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten

1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten 1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten [Understanding Physics: 13.7-13.12] En egenskap som är gemensam för både vågor och partiklar är förmågan att överföra energi. I vartdera fallet kan man representera

Läs mer

Kvantmekanik - Gillis Carlsson

Kvantmekanik - Gillis Carlsson Kvantmekanik - Föreläsning 1 Gillis Carlsson gillis.carlsson@matfys.lth.se LP2 Föreläsningarna i kvantmekanik LP1 V1): Repetition av kvant-nano kursen. Sid 5-84 V2 : V3 : Formalism (I). Sid 109-124, 128-131,

Läs mer

1-1 Hur lyder den tidsberoende Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig längs x-axeln? Definiera ingående storheter!

1-1 Hur lyder den tidsberoende Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig längs x-axeln? Definiera ingående storheter! KVANTMEKANIKFRÅGOR, GRIFFITHS Tanken med dessa frågor är att de ska belysa de centrala delarna av kursen och tjäna som kunskapskontroll och repetition. Kapitelreferenserna är till Griffiths. 1 Kapitel

Läs mer

FAFA Föreläsning 7, läsvecka 3 13 november 2017

FAFA Föreläsning 7, läsvecka 3 13 november 2017 FAFA55 2017 Föreläsning 7, läsvecka 3 13 november 2017 Schrödingers ekvation kan tolkas som en ekvation som har sin utgångspunkt i A) konservering av rörelsemängd B) energikonservering C) Newtons andra

Läs mer

1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten

1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten 1.7. Tolkning av våg partikeldualiteten [Understanding Physics: 13.7-13.11] En egenskap som är gemensam för både vågor och partiklar är förmågan att överföra energi. I vartdera fallet kan man representera

Läs mer

Andra föreläsningen kapitel 7. Patrik Lundström

Andra föreläsningen kapitel 7. Patrik Lundström Andra föreläsningen kapitel 7 Patrik Lundström Kvantisering i klassisk fysik: Uppkomst av heltalskvanttal För att en stående våg i en ring inte ska släcka ut sig själv krävs att den är tillbaka som den

Läs mer

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik Föreläsning 7 Kvantfysik 2 Partiklars vågegenskaper Som kunnat konstateras uppträder elektromagnetisk strålning ljus som en dubbelnatur, ibland behöver man beskriva ljus som vågrörelser och ibland är det

Läs mer

Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik!

Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik! Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik! Mats Linder 10 maj 2009 Ingen sammanfattning. Sammanfattning För den hugade har vi knåpat ihop en liten snabbguide till den fysik och kvantmekanik

Läs mer

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz Kvantmekanik Kapitel 38-39 Natalie Segercrantz Centrala begrepp Schrödinger ekvationen i en dimension Fotoelektriska effekten De Broglie: partikel-våg dualismen W 0 beror av materialet i katoden minimifrekvens!

Läs mer

Numerisk lösning till den tidsberoende Schrödingerekvationen.

Numerisk lösning till den tidsberoende Schrödingerekvationen. Numerisk lösning till den tidsberoende Schrödingerekvationen. Det är enbart i de enklaste fallen t ex när potentialen är sträckvis konstant som vi kan lösa Schrödingerekvationen analytiskt. I andra fall

Läs mer

TENTAMEN I KVANTFYSIK del 1 (5A1324 och 5A1450) samt KVANTMEKANIK (5A1320) med SVAR och LÖSNINGSANVISNINGAR Tisdagen den 5 juni 2007

TENTAMEN I KVANTFYSIK del 1 (5A1324 och 5A1450) samt KVANTMEKANIK (5A1320) med SVAR och LÖSNINGSANVISNINGAR Tisdagen den 5 juni 2007 TENTAMEN I KVANTFYSIK del (5A4 och 5A45) samt KVANTMEKANIK (5A) med SVAR och LÖSNINGSANVISNINGAR Tisdagen den 5 juni 7 HJÄLPMEDEL: Formelsamling i Fysik (teoretisk fysik KTH), matematiska tabeller, dock

Läs mer

2.4. Bohrs modell för väteatomen

2.4. Bohrs modell för väteatomen 2.4. Bohrs modell för väteatomen [Understanding Physics: 19.4-19.7] Som vi sett, är den totala energin för elektronen i väteatomen E = 1 2 mv2 = e2 8πɛ 0 r. Eftersom L = mvr för cirkulära banor, så kan

Läs mer

s 1 och s 2 är icke kvantmekaniska partiklar? e. (1p) Vad blir sannolikheterna i uppgifterna b, c och d om vinkeln = /2?

s 1 och s 2 är icke kvantmekaniska partiklar? e. (1p) Vad blir sannolikheterna i uppgifterna b, c och d om vinkeln = /2? FK003 - Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 7e mars 018, kl 17:00 - :00 Läs noggrant genom hela tentan först. Börja med uppgifterna som du tror du klarar

Läs mer

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner En orientering Nikodemus Karlsson Februari 00 . Bohrs Postulat Niels Bohr (885-96) ställde utifrån iakttagelser upp fyra postulat gällande väteatomen ¹:. Elektronen

Läs mer

Hjälpmedel: Det för kursen ociella formelbladet samt TeFyMa. 0 x < 0

Hjälpmedel: Det för kursen ociella formelbladet samt TeFyMa. 0 x < 0 LÖSNINGAR TILL Deltentamen i kvantformalism, atom och kärnfysik med tillämpningar för F3 9-1-15 Tid: kl 8.-1. (MA9A. Hjälpmedel: Det för kursen ociella formelbladet samt TeFyMa. Poäng: Vid varje uppgift

Läs mer

Fysiska institutionen april 1983 Hans Linusson, Carl-Axel Sjöblom, Örjan Skeppstedt januari 1993 FY 2400 april 1998 Distanskurs LEKTION 25.

Fysiska institutionen april 1983 Hans Linusson, Carl-Axel Sjöblom, Örjan Skeppstedt januari 1993 FY 2400 april 1998 Distanskurs LEKTION 25. GÖTEBORGS UNIVERSITET Fysiska institutionen april 1983 Hans Linusson, Carl-Axel Sjöblom, Örjan Skeppstedt januari 1993 FY 2400 april 1998 Distanskurs LEKTION 25 Delkurs 4 KVANTMEKANIK: GRUNDER, TILLÄMPNINGAR

Läs mer

Kvantmekanik. Kvantmekaniken: De naturlagar som styr förlopp i den mikroskopiska världen (och i den makroskopiska!) Kvantmekanik.

Kvantmekanik. Kvantmekaniken: De naturlagar som styr förlopp i den mikroskopiska världen (och i den makroskopiska!) Kvantmekanik. Kap. 7. Kvantmekanik: introduktion 7A.1- I begynnelsen Kvantmekanik Kvantmekaniken: De naturlagar som styr förlopp i den mikroskopiska världen och i den makroskopiska! Kvantmekanik Klassisk fysik Specialfall!

Läs mer

Några utvalda lösningar till. Kvantvärldens fenomen. -teori och begrepp. Del 1: Partiklar och vågor. Magnus Ögren

Några utvalda lösningar till. Kvantvärldens fenomen. -teori och begrepp. Del 1: Partiklar och vågor. Magnus Ögren Några utvalda lösningar till vantvärldens fenomen -teori och begrepp Del : Partiklar och vågor Magnus Ögren Här följer ett urval av lösningar till några problem från del av boken vantvärldens fenomen -

Läs mer

Kvantmekanik II (FK5012), 7,5 hp

Kvantmekanik II (FK5012), 7,5 hp Joakim Edsjö Fysikum, Stockholms Universitet Tel.: 8-5537876 E-post: edsjo@physto.se Lösningar till Kvantmekanik II (FK51, 7,5 hp 3 januari 9 Lösningar finns även tillgängliga på http://www.physto.se/~edsjo/teaching/kvant/index.html.

Läs mer

7. Atomfysik väteatomen

7. Atomfysik väteatomen Partiklars vågegenskaper Som kunnat konstateras uppträder elektromagnetisk strålning ljus som en dubbelnatur, ibland behöver man beskriva ljus som vågrörelser och ibland är det nödvändigt att betrakta

Läs mer

Kvantmekanik II - Föreläsning 7

Kvantmekanik II - Föreläsning 7 Kvantmekanik II - Föreläsning 7 Identiska partiklar Joakim Edsjö edsjo@fysik.su.se HT 2013 Kvantmekanik II Föreläsning 7 Joakim Edsjö 1/44 Innehåll 1 Generalisering av Schrödingerekvationen till fler partiklar

Läs mer

2.4. Bohrs modell för väteatomen

2.4. Bohrs modell för väteatomen 2.4. Bohrs modell för väteatomen [Understanding Physics: 19.4-19.7] Som vi sett, är den totala energin för elektronen i väteatomen E = 1 2 mv2 = e2 8πɛ 0 r. Eftersom L = mvr för cirkulära banor, så kan

Läs mer

1.5 Våg partikeldualism

1.5 Våg partikeldualism 1.5 Våg partikeldualism 1.5.1 Elektromagnetisk strålning Ljus uppvisar vågegenskaper. Det är bland annat möjligt att åstadkomma interferensmönster med ljus det visades av Young redan 1803. Interferens

Läs mer

2.16. Den enkla harmoniska oscillatorn

2.16. Den enkla harmoniska oscillatorn 2.16. Den enkla harmoniska oscillatorn [Understanding Physics: 13.16-13.17] Den klassiska hamiltonfunktionen för en enkel harmonisk oscillator med den reducerade massan m och fjäderkonstanten (kraftkonstanten)

Läs mer

Kvantfysik SI1151 för F3 Tisdag kl

Kvantfysik SI1151 för F3 Tisdag kl TEORETISK FYSIK KTH Kvantfysik SI5 för F3 Tisdag 3008 kl. 8.00-3.00 Skriv på varje sida Namn och problemnummer Motivera noga Otillräckliga motiveringar leder till poängavdrag Hjälpmedel Teoretisk fysiks

Läs mer

Föreläsning 3 Heisenbergs osäkerhetsprincip

Föreläsning 3 Heisenbergs osäkerhetsprincip Föreläsning 3 Heisenbergs osäkeretsprincip Materialet motsvarar Kap.1,.,.5 and.6 i Feynman Lectures Vol III + Uncertainty in te Classroom - Teacing Quantum Pysics K.E.Joansson and D.Milstead, Pysics Education

Läs mer

1 Hur förklarar du att det blev ett interferensmönster i interferensexperimentet med elektroner?

1 Hur förklarar du att det blev ett interferensmönster i interferensexperimentet med elektroner? Session: okt28 Class Points Avg: 65.38 out of 100.00 (65.38%) 1 Hur förklarar du att det blev ett interferensmönster i interferensexperimentet med elektroner? A 0% Vi måste ha haft "koincidens", dvs. flera

Läs mer

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 21 december 2016, kl 17:00-22:00

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 21 december 2016, kl 17:00-22:00 FK2003 - Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 21 december 2016, kl 17:00-22:00 Läs noggrant genom hela tentan först. Börja med uppgifterna som du tror du

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA Torsdagen den 29/8 2013 kl. 14.00-18.00 i TER2 Tentamen består av 2 A4-blad (inklusive detta)

Läs mer

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 16 december 2015, kl 17:00-22:00

FK Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 16 december 2015, kl 17:00-22:00 FK003 - Kvantfysikens principer, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, onsdag 16 december 015, kl 17:00 - :00 Läs noggrant genom hela tentan först. Börja med uppgifterna som du tror du klarar

Läs mer

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik,

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik, Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik, SH1009, 008 05 19, kl 14:00 19:00 Tentamen har 8 problem som vardera ger 5 poäng. Poäng från inlämningsuppgifter tillkommer. För godkänt krävs

Läs mer

Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd

Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd Inledning Syftet med denna laboration är att undersöka kvantiseringen av energitillstånd i kvantbrunnar. Till detta används en java-applet som hittas på

Läs mer

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012 Räkneövning 9 Vågrörelselära & Kvantfysik, FK00 9 januari 0 Problem 4.3 En elektron i vila accelereras av en potentialskillnad U = 0 V. Vad blir dess de Broglie-våglängd? Elektronen tillförs den kinetiska

Läs mer

Tentamen, Kvantfysikens principer FK2003, 7,5 hp

Tentamen, Kvantfysikens principer FK2003, 7,5 hp Tentamen, Kvantfysikens principer FK2003, 7,5 hp Tid: 17:00-22:00, tisdag 3/3 2015 Hjälpmedel: utdelad formelsamling, utdelad miniräknare Var noga med att förklara införda beteckningar och att motivera

Läs mer

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi Föreläsning 13/5 Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi Antag att en observatör O följer med en kropp i rörelse. Enligt observatören O så har O hastigheten

Läs mer

Fysik TFYA86. Föreläsning 11/11

Fysik TFYA86. Föreläsning 11/11 Fysik TFYA86 Föreläsning 11/11 1 Kvantmekanik och Materialuppbyggnad University Physics: Kapitel 40-42* (*) 40.1-4 (översikt) 41.6 (uteslutningsprincipen) 42.1, 3, 4, 6, 7 koncept enklare uppgifter Översikt

Läs mer

Egenvärdesproblem för matriser och differentialekvationer

Egenvärdesproblem för matriser och differentialekvationer CTH/GU STUDIO 7 TMV36b - 14/15 Matematiska vetenskaper 1 Inledning Egenvärdesproblem för matriser och differentialekvationer Vi skall se lite på egenvärdesproblem för matriser och differentialekvationer.

Läs mer

Kvantmekanik och kemisk bindning I 1KB501

Kvantmekanik och kemisk bindning I 1KB501 Kvantmekanik och kemisk bindning I 1KB501 TENTAMEN, 013-06-05, 8.00-13.00 Tillåtna hjälpmedel: Miniräknare, bifogade formelsamlingar. Börja på nytt blad för varje nytt problem, och skriv din kod på varje

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA Onsdagen den 27/3 2013 kl. 08.00-12.00 i T1 och T2 Tentamen består av 2 A4-blad (inklusive detta)

Läs mer

NFYA02: Svar och lösningar till tentamen 140115 Del A Till dessa uppgifter behöver endast svar anges.

NFYA02: Svar och lösningar till tentamen 140115 Del A Till dessa uppgifter behöver endast svar anges. 1 NFYA: Svar och lösningar till tentamen 14115 Del A Till dessa uppgifter behöver endast svar anges. Uppgift 1 a) Vi utnyttjar att: l Cx dx = C 3 l3 = M, och ser att C = 3M/l 3. Dimensionen blir alltså

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA Fredagen den 13/4 2012 kl. 08.00-12.00 i TER2 Tentamen består av 1 A4-blad (detta) med 6 stycken

Läs mer

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Halveringstid (MP 11-3, s. 522-525) Alfa-sönderfall (MP 11-4, s. 525-530) Beta-sönderfall (MP 11-4, s. 530-535) Gamma-sönderfall (MP 11-4, s. 535-537) Se även

Läs mer

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 hp, FK4009 Torsdagen den 21 augusti 2008 kl 9-15

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 hp, FK4009 Torsdagen den 21 augusti 2008 kl 9-15 FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 hp, FK4009 Torsdagen den 1 augusti 008 kl 9-15 Hjälpmedel: handbok och räknare. Varje uppgift ger maximalt 4 poäng. Var

Läs mer

(ii) Beräkna sidoförskjutningen d mellan in- och utgående strålar, uttryckt i vinklarna θ i och tjocklekar t i. (2p)

(ii) Beräkna sidoförskjutningen d mellan in- och utgående strålar, uttryckt i vinklarna θ i och tjocklekar t i. (2p) Tentamen i Vågrörelselära(FK49) Datum: Onsdag, 4 Augusti,, Tid: 9: - 4: Tillåten Hjälp: Physics handbook eller dylikt och miniräknare Förklara resonemang och uträkningar klart och tydligt. Tentamensskrivningen

Läs mer

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5 Fysik (TFYA14) Fö 5 1 Fö 5 Kap. 35 Interferens Interferens betyder samverkan och i detta fall samverkan mellan elektromagnetiska vågor. Samverkan bygger (precis som för mekaniska vågor) på superpositionsprincipen

Läs mer

1. Rita in i det komplexa talplanet det område som definieras av följande villkor: (1p)

1. Rita in i det komplexa talplanet det område som definieras av följande villkor: (1p) TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF TEN Datum: -- Tid: :5-7:5 Hjälpmedel: Formelblad, delas ut i salen Miniräknare (av vilken tp som hels Förbjudna hjälpmedel: Ägna formelblad, telefon, laptop

Läs mer

Tentamen Fysikaliska principer

Tentamen Fysikaliska principer Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) Marcus Ekholm NFYA02/TEN1: Fysikaliska principer och nanovetenskaplig introduktion Tentamen Fysikaliska principer 15 januari 2016 8:00 12:00 Tentamen består

Läs mer

Deliberate Practice på en kurs i kvantmekanik. Emma Wikberg (& Stefano Bonetti) Fysikum, SU

Deliberate Practice på en kurs i kvantmekanik. Emma Wikberg (& Stefano Bonetti) Fysikum, SU Deliberate Practice på en kurs i kvantmekanik Emma Wikberg (& Stefano Bonetti) Fysikum, SU Generella principer Aktiv träning + feedback = effektiv inlärning Utnyttja klassrumstiden till problemlösning,

Läs mer

Dugga i FUF040 Kvantfysik för F3/Kf3

Dugga i FUF040 Kvantfysik för F3/Kf3 Dugga i FUF040 Kvantfysik för F3/Kf3 fredagen den 23 oktober 2015 kl 14.00-16.00 i V Examinator: Måns Henningson, ankn 3245. Inga hjälpmedel. Ringa in bokstaven svarande mot det unika rätta svaret på svarsblanketten!

Läs mer

4-1 Hur lyder Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig i det tredimensionella

4-1 Hur lyder Schrödingerekvationen för en partikel som rör sig i det tredimensionella KVANTMEKANIKFRÅGOR Griffiths, Kapitel 4-6 Tanken med dessa frågor är att de ska belysa de centrala delarna av kursen och tjäna som kunskapskontroll och repetition. Kapitelreferenserna är till Griffiths.

Läs mer

Kapitel 4. Materievågor

Kapitel 4. Materievågor Kvantfysikens grunder, 2017 Kapitel 4. Materievågor Kapitel 4. Materievågor 1 Kvantfysikens grunder, 2017 Kapitel 4. Materievågor Överblick Överblick Kring 1925 började många viktiga kvantkoncept ha sett

Läs mer

Number 14, 15, 16, and 17 also in English. Sammanställning av tentamensuppgifter Kvant EEIGM (MTF057).

Number 14, 15, 16, and 17 also in English. Sammanställning av tentamensuppgifter Kvant EEIGM (MTF057). LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET Hans Weber, Avdelningen för Fysik, 2004 Number 14, 15, 16, and 17 also in English. Sammanställning av tentamensuppgifter Kvant EEIGM (MTF057). 1. Partikel i en en dimensionell

Läs mer

Tentamen Fysikaliska principer

Tentamen Fysikaliska principer Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) Marcus Ekholm NFYA/TEN1: Fysikaliska principer och nanovetenskaplig introduktion Tentamen Fysikaliska principer 15 januari 16 8: 1: Tentamen består av två

Läs mer

Vågrörelselära och optik

Vågrörelselära och optik Vågrörelselära och optik Kapitel 14 Harmonisk oscillator 1 Vågrörelselära och optik 2 Vågrörelselära och optik Kurslitteratur: University Physics by Young & Friedman (14th edition) Harmonisk oscillator:

Läs mer

Fysik TFYA86. Föreläsning 10/11

Fysik TFYA86. Föreläsning 10/11 Fysik TFYA86 Föreläsning 10/11 1 Kvantmekanik och Materialuppbyggnad University Physics: Kapitel 38-41* (*) 38.1, 38.4, 39.1-3, 6 40.1-4 (översikt) koncept enklare uppgifter Översikt och breddningskurs!

Läs mer

KEMA00. Magnus Ullner. Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från

KEMA00. Magnus Ullner. Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från KEMA00 Magnus Ullner Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från http://www.kemi.lu.se/utbildning/grund/kema00/dold Användarnamn: Kema00 Lösenord: DeltaH0 F2 Periodiska systemet

Läs mer

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar 6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar 6.104 Om du inte tidigare gått igenom illustrationsexempel 6.3.3, gör det först. Låt ϕ vara vinkeln mellan radien till kroppen och vertikalen (det vill

Läs mer

Atom- och kärnfysik med tillämpningar -

Atom- och kärnfysik med tillämpningar - Atom- och kärnfysik med tillämpningar - Föreläsning 8 Gillis Carlsson gillis.carlsson@matfys.lth.se 19 Oktober, 2012 Föreläsningarna i kvantmekanik LP1 V1: Repetition av kvant-nano kursen. Sid 5-84 V2:

Läs mer

Mer om E = mc 2. Version 0.4

Mer om E = mc 2. Version 0.4 1 (6) Mer om E = mc Version 0.4 Varifrån kommer formeln? För en partikel med massan m som rör sig med farten v har vi lärt oss att rörelseenergin är E k = mv. Denna formel är dock inte korrekt, även om

Läs mer

Luft. film n. I 2 Luft

Luft. film n. I 2 Luft Tentamen i Vågrörelselära(FK49) Datum: Måndag, 14 Juni, 21, Tid: 9: - 15: Tillåten Hjälp: Physics handbook eller dylikt och miniräknare Förklara resonemang och uträkningar klart och tydligt. Tentamensskrivningen

Läs mer

Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd

Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd Inledning Syftet med denna laboration är att undersöka kvantiseringen av energitillstånd i kvantbrunnar. Till detta används en java-applet som hittas på

Läs mer

Milstolpar i tidig kvantmekanik

Milstolpar i tidig kvantmekanik Den klassiska mekanikens begränsningar Speciell relativitetsteori Höga hastigheter Klassisk mekanik Kvantmekanik Små massor Små energier Stark gravitation Allmän relativitetsteori Milstolpar i tidig kvantmekanik

Läs mer

Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3

Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3 Tentamen i FUF050 Subatomär Fysik, F3 Tid: 2012-08-30 em Hjälpmedel: Physics Handbook, nuklidkarta, Beta, Chalmersgodkänd räknare Poäng: Totalt 75 poäng, för betyg 3 krävs 40 poäng, för betyg 4 krävs 60

Läs mer

Kommer sig osäkerheten av att vår beskrivning av naturen är ofullständig, eller av att den fysiska verkligheten är genuint obestämd?

Kommer sig osäkerheten av att vår beskrivning av naturen är ofullständig, eller av att den fysiska verkligheten är genuint obestämd? Inte mycket verkar säkert här...? Våg-partikeldualitet Ett system kan ha både vågoch partikelegenskaper i samma experiment. Vågfunktionen har en sannolikhetstolkning. Heisenbergs osäkerhetsrelation begränsar

Läs mer

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Lördagen den 11 januari, 2014

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Lördagen den 11 januari, 2014 SF65 Envariabelanalys Tentamen Lördagen den januari, 04 Skrivtid: 9:00-4:00 Tillåtna hjälpmedel: inga Examinator: Bengt Ek, Maria Saprykina Tentamen består av nio uppgifter som vardera ger maximalt fyra

Läs mer

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u u MeV O. 2m e c2= MeV T += MeV Rekylkärnans energi försummas 14N

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u u MeV O. 2m e c2= MeV T += MeV Rekylkärnans energi försummas 14N Lösningar del II Problem II.3 Kärnan 14 O sönderfaller under utsändning av en positiv elektron till en exciterad nivå i 14 N, vilken i sin tur sönderfaller till grundtillståndet under emission av ett kvantum

Läs mer

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP DIFFERENTIALEKVATIONER INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner ORDINÄRA DIFFERENTIAL EKVATIONER i) En differentialekvation

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA Fredagen den 21/12 2012 kl. 14.00-18.00 i TER2 och TER3 Tentamen består av 2 A4-blad (inklusive

Läs mer

TENTAMEN I FYSIKALISK KEMI KURS: KEM040 Institutionen för kemi Göteborgs Universitet Datum: LÄS DETTA FÖRST!

TENTAMEN I FYSIKALISK KEMI KURS: KEM040 Institutionen för kemi Göteborgs Universitet Datum: LÄS DETTA FÖRST! TENTAMEN I FYSIKALISK KEMI KURS: KEM040 Institutionen för kemi Del: QSM Göteborgs Universitet Datum: 111206 Tid: 8.30 14.30 Ansvariga: Gunnar Nyman tel: 786 9035 Jens Poulsen tel: 786 9089 Magnus Gustafsson

Läs mer

3.3. Den kvantmekaniska fria elektronmodellen

3.3. Den kvantmekaniska fria elektronmodellen 3.3. Den kvantmekaniska fria elektronmodellen [Understanding Physics: 20.3-20.7] I kvantmekaniken behandlas ledningselektronerna som ett enda fermionsystem, på ett liknande sätt som elektronerna i flerelektronatomer.

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA Torsdagen den 28/8 2014 kl. 14.00-18.00 i T1 och S25 Tentamen består av 2 A4-blad (inklusive

Läs mer

Väteatomen. Matti Hotokka

Väteatomen. Matti Hotokka Väteatomen Matti Hotokka Väteatomen Atom nummer 1 i det periodiska systemet Därför har den En proton En elektron Isotoper är möjliga Protium har en proton i atomkärnan Deuterium har en proton och en neutron

Läs mer

1. Låt kommutatorn verka på en vågfunktion och inför att ˆp x = i h d. d2 (xψ(x)) ) = h 2 (x d2 Ψ(x) = i2 hˆp x Ψ(x) [ev] E n = 13, 6 Z2 n 2

1. Låt kommutatorn verka på en vågfunktion och inför att ˆp x = i h d. d2 (xψ(x)) ) = h 2 (x d2 Ψ(x) = i2 hˆp x Ψ(x) [ev] E n = 13, 6 Z2 n 2 SVAR OCH LÖSNINGSANVISNINGAR TLLL TENTAMEN I KVANTFYSIK del för F5A450 och B5A och 5A4och KVANTMEKANIK 5A0 Måndagen den december 004 kl. 8.00 -.00 HJÄLPMEDEL: Formelsamling till kurserna i Fysikens matematiska

Läs mer

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP DIFFERENTIALEKVATIONER INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner ORDINÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER i) En differentialekvation

Läs mer

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3 Föreläsning Kärnfysiken: del 3 Kärnreaktioner Fission Kärnreaktor Fusion U=-e /4πε 0 r Coulombpotential Energinivåer i atomer Fotonemission när en elektron/atom/molekyl undergår en övergång Kvantfysiken

Läs mer

Tentamen. TFYA35 Molekylfysik, TEN1 24 oktober 2016 kl Skrivsal: G34, G36, G37

Tentamen. TFYA35 Molekylfysik, TEN1 24 oktober 2016 kl Skrivsal: G34, G36, G37 Thomas Ederth IFM / Molekylär Fysik ted@ifm.liu.se Tentamen TFYA35 Molekylfysik, TEN1 24 oktober 216 kl. 8.-13. Skrivsal: G34, G36, G37 Tentamen omfattar 6 problem som vardera kan ge 4 poäng. För godkänt

Läs mer

Molekylmekanik. Matti Hotokka

Molekylmekanik. Matti Hotokka Molekylmekanik Matti Hotokka Makroskopiskt material Består av enskilda molekyler Makroskopiskt material För att förstå det makroskopiska materialets egenskaper måste enskilda molekyler undersökas Modeller

Läs mer

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111 Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi, och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag Tentamen Tisdagen den 27:e maj 2008, kl 08:00 12:00 Fysik del B2 för tekniskt

Läs mer

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar elativitetsteorins grunder, våren 2016 äkneövning 6 Lösningar 1. Gör en Newtonsk beräkning av den kritiska densiteten i vårt universum. Tänk dig en stor sfär som innehåller många galaxer med den sammanlagda

Läs mer

Tentamen Fysikaliska principer

Tentamen Fysikaliska principer Linko pings Universitet Institutionen fo r fysik, kemi och biologi Marcus Ekholm NFYA02/TEN1: Fysikaliska principer och nanovetenskaplig introduktion Tentamen Fysikaliska principer 15 januari 2014 14:00

Läs mer

Instuderingsfrågor, Griffiths kapitel 4 7

Instuderingsfrågor, Griffiths kapitel 4 7 Joakim Edsjö 15 oktober 2007 Fysikum, Stockholms Universitet Tel.: 08-55 37 87 26 E-post: edsjo@physto.se Instuderingsfrågor, Griffiths kapitel 4 7 Teoretisk Kvantmekanik II HT 2007 Tanken med dessa frågor

Läs mer

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ): Parbildning Vi ar studerat två sätt med vilket elektromagnetisk strålning kan växelverka med materia. För ögre energier ar vi även en tredje: Parbildning E mc Innebär att omvandling mellan energi oc massa

Läs mer

Dubbelintegraler och volymberäkning

Dubbelintegraler och volymberäkning ubbelintegraler och volymberäkning Volym och dubbelintegraler över en rektangel Alla funktioner nedan antas vara kontinuerliga. Om f (x) i intervallet [a, b], så är arean av mängden {(x, y) : y f (x),

Läs mer

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP DIFFERENTIALEKVATIONER INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner ORDINÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER i) En differentialekvation

Läs mer

Kvantmekanik II Föreläsning 2 Joakim Edsjö 1/37

Kvantmekanik II Föreläsning 2 Joakim Edsjö 1/37 Kvantmekanik II - Föreläsning 2 Joakim Edsjö edsjo@fysik.su.se HT 2013 Kvantmekanik II Föreläsning 2 Joakim Edsjö 1/37 Innehåll 1 Formalism 2 Tillståndsvektorer 3 Operatorer 4 Mer om Dirac-notationen 5

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA Tisdagen den 26/4 2011 kl. 08.00-12.00 i TER3 Tentamen består av 4 sidor (inklusive denna sida)

Läs mer

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u= u MeV = O. 2m e c2= MeV. T β +=

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u= u MeV = O. 2m e c2= MeV. T β += Lösningar del II Problem II.3 Kärnan 14 O sönderfaller under utsändning av en positiv elektron till en exciterad nivå i 14 N, vilken i sin tur sönderfaller till grundtillståndet under emission av ett γ

Läs mer

Svar och anvisningar

Svar och anvisningar 170317 BFL10 1 Tenta 170317 Fysik : BFL10 Svar och anvisningar Uppgift 1 a) Den enda kraft som verkar på stenen är tyngdkraften, och den är riktad nedåt. Alltså är accelerationen riktad nedåt. b) Vid kaströrelse

Läs mer

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner. ORDINÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER

Läs mer

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A SF165 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen 15-4-7 DEL A 1. Låt f(x) = arcsin x + 1 x. A. Bestäm definitionsmängden till funktionen f. B. Bestäm funktionens största och minsta värde. (Om du har

Läs mer

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende Vågfysik Modern fysik & Materievågor Kap 25 (24 1:st ed.) Ljus: våg- och partikelbeteende Partiklar Lokaliserade Bestämd position & hastighet Kollision Vågor Icke-lokaliserade Korsar varandra Interferens

Läs mer

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 10 Relativitetsteori den 26 april 2012.

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 10 Relativitetsteori den 26 april 2012. Föreläsning 10 Relativa mätningar Allting är relativt är ett välbekant begrepp. I synnerhet gäller detta när vi gör mätningar av olika slag. Många mätningar består ju i att man jämför med någonting. Temperatur

Läs mer

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA IFM - Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Linköpings universitet Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA Lördagen den 25/8 2012 kl. 14.00-18.00 i TER4 och TERD Tentamen består av 2 A4-blad (inklusive

Läs mer

NpMa4 Muntligt delprov Del A vt 2013

NpMa4 Muntligt delprov Del A vt 2013 Till eleven - Information inför det muntliga delprovet Du kommer att få en uppgift som du ska lösa skriftligt och sedan ska du presentera din lösning muntligt. Om du behöver får du ta hjälp av dina klasskamrater

Läs mer

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag till Repetitionsuppgifter BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/

Läs mer

ett uttryck för en våg som beskrivs av Jonesvektorn: 2

ett uttryck för en våg som beskrivs av Jonesvektorn: 2 Tentamen i Vågrörelselära(FK49) Datum: Tisdag, 6 Juni, 29, Tid: 9: - 5: Tillåten Hjälp: Physics handbook eller dylikt Förklara resonemang och uträkningar klart och tydligt. Tentamensskrivningen består

Läs mer

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer).

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer). Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud SF163, ifferential- och integralkalkyl II, del 2, flervariabel, för F1. Tentamen torsdag 19 augusti 21, 14. - 19. Inga hjälpmedel är tillåtna. Svar och

Läs mer