TENTAMEN Institution: Fysik och Elektroteknik Examinator: Pieter Kuiper Datum: 7maj2016 Namn:... Adress:...... Tid: 5timmar Plats: Kurskod: 1FY803 Personnummer: Kurs/provmoment: Vågrörelselära och Optik Hjälpmedel: linjal, räknedosa, två sidor egna anteckningar Skriv helst lösningarnapå tentan. Skriv dittnamn påeventuellatillägsblad. Den här tentan har 4 problem. Lycka till! Inlämnad Poäng 1 2 3 4 5 Summa Betyg Uppvisat legitimation: Ja Nej Tid för inlämning:...... Tentavaktens signatur:..................
Tabell 1: Några utvalda naturkonstanter: Namn Symbol Värde Enhet Ljushastighet c 2,998.10 8 m/s Elementarladdning e 1,602.10 19 C Plancks konstant h 6,626.10 34 Js h = h/2 1,055.10 34 Js Finstrukturkonstanten 1/137,04 Boltzmanns konstant k B 1,381.10 23 J/K Absoluta nollpunkten -273,15 C Avogadros tal N A 6,022.10 23 1 mol Gaskonstanten R = k B N A 8,314 J/(mol K) Coulombkonstant 1/(4 0 ) 8,99.10 9 Nm 2 /C 2 Elektriska konstanten 0 1/(µ 0 c 2 ) As/Vm Magnetiska konstanten µ 0 4 10 7 Vs/Am = N/A 2 Elektronens massa m e 9,109.10 31 kg Protonens massa m p 1,673.10 27 kg Atomära massenheten amu 1,661.10 27 kg Bohr magneton eh/2m e µ B 9,274.10 24 J/T Bohr radie a 0 5,292.10 11 m Rydberg R 1 13,606 ev Hastighet av ljud i luft vid 1 atm och 20 C v s 343 m/s Referensintensitet för ljudnivå I 0 1,0.10 12 W/m 2 Brytningsindex av vatten n vatten 1,33 Brytningsindex av glas n glas 1,5 tyngdkraftens acceleration g 9,81 m/s 2 1
Problem 1. a) Bilden visar Diego Vela zquez ma lning Venus vid sin spegel. Ma lningen visar det som konstna ren ser. Vad ser modellen i spegeln? Motivera. (1p) Lo sning:...................................................................... b) Bilden av Jukka Valjakka visar ett ljus na ra ett fo nster med flera glasrutor. I bilden ses a ven de bilder av ljusla gan som fo nsterglasen ger upphov till. Hur ma nga glas finns i fo nstret? Motivera. (1p) Lo sning:...................................................................... c) Ljusla gan befinner sig pa avsta ndet 12 cm fra n den innersta glasytan. Vilka a r avsta nden mellan glasen? Du kan anta att bilden a r tagen pa la ngt ha ll. (1p) Lo sning: 2
Problem 2. En tunn konvex lins undersöktes i en optisk bänk. En skärm placerades 120 cm från föremålet. Då linsen placerades på ett lämpligt ställe mellan föremålet och skärmen erhölls på skärmen en skarp bild som var 2,3 gånger så stor som föremålet. a) Vad var avståndet mellan skärmen och linsen? Rita en figur. (1p) b) Hur stor är den undersökte linsens brännvid? (1p) 3
Problem 3. Plana vågor som fortskrider i en vattenbassäng har frekvensen 7,1 Hz. Vågorna trä ar ett hinder som ligger under vattenytan och som gör att bassängen blir grundare. Vattenvågornas våglängd är före hindret 3,2 cm och på hindret 2,6 cm. Hindrets kant är rak och den bilder vinkeln 30 mot de inkommande vågornas riktning, se figur. a) Med vilken hastighet fortskrider vågorna före hindret? (1p)... b) Vilken är vågornas frekvens och med vilken hastighet fortskrider vågorna på hindret? (1p)... c) Beräkna vågornas brytningsvinkel vid gränsytan. (1p) 4
Problem 4. Två likriktade laserstrålar, en röd och en gul, infaller vinkelrätt mot ett plant gitter. Bilden visar di raktionsmönster som uppstår på en skärm som är placerad parallellt med gittrets plan. Maxima av nollte ordningen (centralmaxima) ses ytterst till vänster. På bilden syns en centimeterskala. Våglängden för den röda lasern är 632,8 nm och gittrets avstånd från skärmen är 139 cm. a) Bestäm gitterkonstanten med hjälp av bilden. (1p) b) Beräkna våglängden för det gula laserljuset. (1p) 5