92FY27: Vågfysik teori och tillämpningar. Tentamen Vågfysik. 17 oktober :00 13:00

Relevanta dokument
TFEI02: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. 19 oktober :00 13:00

TFEI02: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. 17 augusti :00 19:00

TFEI02/TEN1: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. 30 maj :00 12:00

TFEI02/TEN1: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. O vningstenta 2014

TFEI02/TEN1: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. 20 oktober :00 13:00

TFEI02/TEN1: Va gfysik teori och tilla mpningar. Tentamen Va gfysik. 18 augusti :00 19:00

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t s(x,t) =s 0 sin 2π T x. v = fλ =3 5 m/s = 15 m/s

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Svar och anvisningar. t 2π T x. s(x,t) = 2 cos [2π (0,4x/π t/π)+π/3]

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik 2. 5 juni :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Tentamen Elektromagnetism

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Tentamen Fysikaliska principer

1 Figuren nedan visar en transversell våg som rör sig åt höger. I figuren är en del i vågens medium markerat med en blå ring prick.

Tentamen i Fysik för M, TFYA72

Tentamen Fysikaliska principer

TFYA16/TEN2. Tentamen Mekanik. 12 januari :00 13:00. Tentamen besta r av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poa ng.

= T. Bok. Fysik 3. Harmonisk kraft. Svängningsrörelse. Svängningsrörelse. k = = = Vågrörelse. F= -kx. Fjäder. F= -kx. massa 100 g töjer fjärder 4,0 cm

1. a) I en fortskridande våg, vad är det som rör sig från sändare till mottagare? Svara med ett ord. (1p)

Vågfysik. Superpositionsprincipen

TENTAMEN. Institution: DFM, Fysik Examinator: Pieter Kuiper. Datum: april 2010

TFYA16/TEN :00 13:00

Tentamen i Fotonik , kl

Ljudhastighet (vätska & gas) RT v M Intensitet från en punktkälla P I medel 2 4 r Ljudintensitetsnivå I 12 2 LI 10lg med Io 1,0 10 W/m Io Dopplereffek

Tentamen i Vågor och Optik 5hp F, Q, kandfys, gylärfys-programm, den 11. juni 2010

Vågrörelselära och optik

TENTAMEN. Institution: Fysik och Elektroteknik. Examinator: Pieter Kuiper. Datum: 7maj2016. Tid: 5timmar Plats: Kurskod: 1FY803

Handledning laboration 1

Tentamen i Fotonik , kl

Tentamen i Fotonik , kl

Lösningsförslag - tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 122 / BFL 111

Svar och anvisningar

Tentamen i Vågor och Optik 5hp F, Q, kandfys, gylärfys-programm, den 15. mars 2010

Hjälpmedel: Grafritande miniräknare, gymnasieformelsamling, linjal och gradskiva

3. Mekaniska vågor i 2 (eller 3) dimensioner

E-strängen rör sig fyra gånger så långsamt vid samma transversella kraft, accelerationen. c) Hur stor är A-strängens våglängd?

Tentamen i Fotonik , kl

1. Betrakta en plan harmonisk elektromagnetisk våg i vakuum där det elektriska fältet E uttrycks på följande sätt (i SI-enheter):

Svar och anvisningar

Laborationer i OPTIK och AKUSTIK (NMK10) Augusti 2003

Repetition Harmonisk svängning & vågor - Fy2 Heureka 2: kap. 7, 9, 13 version 2016

Vågrörelselära och optik

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

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

Tentamen i Fotonik , kl

Tillämpad vågrörelselära FAF260. Svängningar genererar vågor - Om en svängande partikel är kopplad till andra partiklar uppkommer vågor

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Vågrörelselära och optik

Tentamen i Fotonik , kl

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Vågrörelselära. Christian Karlsson Uppdaterad: Har jag använt någon bild som jag inte får använda så låt mig veta så tar jag bort den.

Laboration 1 Fysik

Tentamen i Fotonik , kl

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Optik, F2 FFY091 TENTAKIT

Tentamen i Fotonik , kl

räknedosa. Lösningarna ska Kladdblad rättas. (1,0 p) vationen

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

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

Vågrörelselära. Uppdaterad: [1] Elasticitet (bl.a. fjädrar) [15] Superposition / [2] Elastisk energi /

Kapitel 33 The nature and propagation of light. Elektromagnetiska vågor Begreppen vågfront och stråle Reflektion och brytning (refraktion)

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

WALLENBERGS FYSIKPRIS 2013

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 7 poäng, FyL2 Tisdagen den 19 juni 2007 kl 9-15

λ = T 2 g/(2π) 250/6 40 m

Vågrörelselära och optik

TENTAMEN I TILLÄMPAD VÅGLÄRA FÖR M

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

Försättsblad Tentamen (Används även till tentamenslådan.) Måste alltid lämnas in. OBS! Eventuella lösblad måste alltid fästas ihop med tentamen.

Kapitel 35, interferens

1 AKUSTIK Håkan Wennlöf, I = P A m 2 P effekt, A arean effekten är spridd över (ofta en sfär, ljud utbreds sfärsiskt).

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Börja varje ny uppgift på nytt blad. Lösningarna ska vara väl motiverade och försedda med svar. Kladdblad rättas inte!

Tentamen i Fotonik , kl

Lösningar till repetitionsuppgifter

Formelsamling finns sist i tentamensformuläret. Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7,5hp Kurskod: HÖ1004 Tentamenstillfälle 1

Vågrörelselära och optik

Vågfysik. Geometrisk optik. Knight Kap 23. Ljus. Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion)

The nature and propagation of light

( ) ( ) 1. ω ω. π π 3π. = förkorta och sätt in uttrycket för v(t): sin. 4 2 För dessa ωt gäller att U(t)=K(t) π

a) Ljud infalier fran luft mot ett tatare material. Ar stralarna A och B i fas elier ur fas precis vid gransytan?

I 1 I 2 I 3. Tentamen i Fotonik , kl Här kommer först några inledande frågor.

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

för M Skrivtid i hela (1,0 p) 3 cm man bryningsindex i glaset på ett 2. två spalter (3,0 p)

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

TFYA16/TEN2. Tentamen Mekanik. 7 april :00 19:00. Tentamen besta r av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poa ng.

Övning 9 Tenta från Del A. Vägg på avståndet r = 2.0 m och med reflektansen R = 0.9. Lambertspridare.

räknedosa. Lösningarna ska Kladdblad rättas. vissa (1,0 p) frånkopplad. (3,0 p) 3. Uppgiften går. Faskonstanten: 0

Tentamen i Fysik för π,

Transkript:

Linköpings Universitet Institutionen för fysik, kemi och biologi Roger Magnusson 92FY27: Vågfysik teori och tillämpningar Tentamen Vågfysik 17 oktober 2016 8:00 13:00 Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng. Lösningar skall vara välmotiverade samt följa en tydlig lösningsgång. Låt gärna din lösning åtföljas av en figur. Numeriska värden på fysikaliska storheter skall anges med enhet. Avrunda inga siffror förrän i svaret. Det skall tydligt framgå av redovisningen vad som är det slutgiltiga svaret på varje uppgift. Markera gärna ditt svar med exempelvis Svar:. Skriv bara på ena sidan av pappret, och behandla högst en uppgift per blad. Skriv AID-nummer på varje blad! Tillåtna hjälpmedel: räknedosa (även grafritande) med tömt minne Nordling & Österman: Physics Handbook for Science and Engineering (Studentlitteratur) och/eller godkänd formelsamling för gymnasiet bifogat formelblad Linjal, gradskiva Preliminära betygsgränser: G: 12 poäng VG: 18 poäng Behörig lärare besöker skrivningssalen vid två tillfällen och nås i övrigt via telefon, nr 013-28 2650. Mycket nöje!

161017 92FY27 1 Uppgift 1 En sinusformad våg med amplituden A = 1,00 cm och frekvensen f = 100 Hz rör sig 200 m/s i positiv x-riktning. Vid tiden t = 0 s befinner sig punkten x = 1,00 m i en vågtopp. a) Bestäm våglängd (λ), vinkelfrekvensen (ω), periodtiden (T ) och faskonstanten (ϕ). b) Ange vågens ekvation med hjälp av ovan angivna storheter. c) Rita funktionen vid t = 0 med våglängd (λ) och amplitud (A) markerade. Uppgift 2 Vid frekvensen 1KHz är den lägsta hörbara intensiteten (hörseltröskeln) 10 12 W/m 2 och den högsta intensiteten som kan höras utan smärta (smärtgränsen) är 1W/m 2. a) Räkna ut tryckamplituden, p 0, vid hörseltröskeln respektive smärtgränsen. b) Räkna ut svängningsamplituden, s 0, vid hörseltröskeln respektive smärtgränsen.

161017 92FY27 2 Uppgift 3 a) En lins avbildar ett objekt på en vägg 2.6 m från linsen. Förstoringen är 25 gånger. Bestäm linsens brännvidd! b) En ljusstråle faller in mot ett rätblock av något transparent material med brytningsindex n = 1.38. Vad är den största infallsvinkel θ som kommer att resultera i totalreflektion i den vertikala ytan (punkt A enligt figur)? θ A Uppgift 4 Två likadana strängar spänns upp så att de vibrerar med exakt 200 Hz. Man ökar dragspänningen i den ena strängen så att en svävningston hörs med frekvensen 3 Hz a) Med vilka frekvenser vibrerar strängarna efter att dragspänningen ändrats? b) Hur mycket har dragspänningnen ändrats? (3 p) Uppgift 5 a) En siren som ljuder med fast frekvens sitter på en bil som framförs med konstant fart på en rak vägsträcka. En person vid vägkanten uppfattar sirenens frekvens som 461 Hz då bilen närmar sig och 379 Hz då bilen avlägsnar sig. Bestäm bilens hastighet! b) En viss stillastående ljudkälla avger ljud med frekvensen 220 Hz. Ljudkällan monteras på en vagn som framförs med hastigheten 20 m/s. Vilken våglängd för detta ljud kommer en stillastående observatör att uppfatta?

161017 92FY27 3 Uppgift 6 a) Nedan syns några olika öppningar (A-F) och möjliga diffraktionsmönster (1-4) som uppstår då en öppning belyses. Para ihop var och ett av de fyra fiffraktionsmönstren med den öppning som ger respektive mönster. A B C D E F 1 2 3 4 b) Nedan syns det mönster som uppstår på en vägg 2,0 m bakom ett gitter. Gittret belyses med en röd laser med våglängden λ = 633 nm. -150-100 -50 0 50 100 150 x (mm) Hur många spalter belyses, hur breda är spalterna och vad är avståndet mellan dem? (3 p)

Formelblad Vågfysik Hookes lag: F = kd, k fjäderkonstant, d avståndet från jämviktsläget Periodisk rörelse: ω = 2πf = 2π T k Harmonisk svängning: ω = m, m massa Fri svängning d 2 s Rörelseekvationen: dt 2 + γ ds dt + ω2 0s = 0 Lösningar: s(t) = Ae γt/2 sin(ωt + α) där vinkelfrekvensen ω = ω 0 2 γ2 4 Total energi: E = E0e γt Tvungen svängning Kvalitetsfaktor: Q = ω 0 γ Fortskridande vågor Vågekvationen: 2 s t 2 = v2 2 s x 2, v utbredningshastigheten v = fλ, där λ är våglängden. [2π( tt xλ ] ) + α Plana vågor: s(x,t) = s0 sin Stående vågor s(x,t) = (a sin 2πλ x + b cos 2πλ x ) sin (ωt + α) a och b är konstanter Interferens (två vågkällor i fas) konstruktiv: vägskillnad = nλ, n = 0,1,2,... destruktiv: = (2n + 1)λ/2 T=1 / f Svävning f = f1 f2 Utbredningshastighet Mekaniska vågor: longitudinella vågor i fjäder: v = kl 0 m L0 längd utan belastning, m massa F transversella vågor i sträng: v = µ F spännkraft, µ massa per längdenhet Ljudvågor: v = 1 där densiteten ρ = m κρ V och kompressibilitetskoefficienten κ = 1 P V V ljud i luft vid 1 atm, 20 C: v = 340 m/s, ρ = 1,20 kg/m 3 temperaturberoende: v(t ) = v(t0) T/T0 Ljus i isolerande material: v = 1/ ε0εrµ0µr, i vakuum: v = 1/ ε0µ0 = 3,00 10 8 m/s Dopplereffekten för ljud Sändare S rör sig med hastighet vs. Mottagaren M rör sig med hastighet vm. Ljudhastighet v. fm = fs v ± vm v ± vs

Tryckamplitud för ljudvågor p0 = Zωs0, Z = ρv akustisk impedans Intensitet I = E At = P A För ljud: I = p2 0 2Z För ljus: I = 1 ε 0εr E 2, i vakuum: I = 1 2 µ0µr 2 ε 0 µ0 E 2 ε0 8,85 10 12 As/Vm, µ0 = 4π 10 7 Vs/Am I Ljudintensitetsnivå L = 10 log 10, I0 = 10 12 W/m 2 Reflektion och transmission I0 Reflektans: R = Ir/Ii Transmittans: T = It/Ii = 1 R ( ) 2 Z 2 Z1 Ljud: R = Z1 + Z2 I i I r I t 1 2 Ljus brytningsindex n = v 0 v = λ 0 λ Reflektionslagen θi = θr Brytningslagen n1 sin θi = n2 sin θb ( ) 2 n 2 n1 Vid vinkelrätt infall gäller: R = n1 + n2 n 1 n 2 θ i θ r θ b Stråloptik 1 f = 1 a + 1 b dioptrital (m 1 ): 1 f lateral förstorning: M = y b ya = b a f Spegel: (konvex: R > 0, konkav: R < 0, plan: R = 0) f = R/2 för paraxiala strålar y a a Brytning i sfärisk yta: n 1 a1 + n 2 b1 Storhet Positiv om R C ligger till höger om O a A ligger till vänster om O b B ligger till höger om O fa FA ligger till vänster om O fb FB ligger till höger om O = n 2 n1 R1 Vinkelförstorning G = β/α Lupp: G = d0/f Mikroskop: G = Ld0/(f1f2) Keplerkikare: G = f1/f2 Enkelspalt böjningsminimum: b sin θ = mλ, m heltal Dubbelspalt och gitter interferensmaximum: d sin θ = mλ b Cirkulär öppning diameter D böjning: D sin θ 1,22λ, 2,23λ, kλ ; k = m + 0.25, m 3 upplösning sin θk = 1,22λ/D d Geometri Cirkelarea: πr 2, omkrets: 2πr, sfärens volym: 4πr 3 /3, ytarea: 4πr 2 + θ f b y b