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

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

Luft. film n. I 2 Luft

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

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

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

ett uttryck för en våg som beskrivs av Jonesvektorn: 2

Laboration i Geometrisk Optik

Hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Tentamen i Fotonik , kl

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

Optik, F2 FFY091 TENTAKIT

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

Tentamen i Våglära och optik för F

Tentamen i Fotonik , kl

Tentamen i Fotonik , kl

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

λ = T 2 g/(2π) 250/6 40 m

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

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

Kapitel 35, interferens

Tentamen i Fotonik , kl

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

Mer om EM vågors polarisation. Vad händer om man lägger ihop två vågor med horisontell och vertikal polarisation?

Övning 6 Antireflexbehandling

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

Vågrörelselära och optik

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK december 2011

Tentamen i Fotonik , kl

v F - v c kallas dispersion

Föreläsning 6: Polarisation

Geometrisk optik. Syfte och mål. Innehåll. Utrustning. Institutionen för Fysik

Övning 9 Tenta

Övning 1 Dispersion och prismaeffekt

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

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

Föreläsning 6: Polarisation

Studieanvisning i Optik, Fysik A enligt boken Quanta A

Tentamen i Fotonik , kl

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

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

Laboration i Geometrisk Optik

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

Våglära och optik FAFF30 JOHAN MAURITSSON

Gauss Linsformel (härledning)

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

Vågrörelselära och optik

Figur 1: Figur 3.12 och 3.18 i Optics. Teckenkonventionen: ljus in från vänster, sträcka i ljusets riktning = positiv

EXPERIMENTELLT PROBLEM 2 DUBBELBRYTNING HOS GLIMMER

Institutionen för Fysik Polarisation

Övning 6 Antireflexbehandling. Idén med antireflexskikt är att få två reflektioner som interfererar destruktivt och därmed försvagar varandra.

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

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

Diffraktion och interferens

Kapitel 36, diffraktion

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

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

Hur funkar 3D bio? Laborationsrapporter Se efter om ni har fått tillbaka dem och om de är godkända!

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november 2011

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

Tentamen i Fotonik , kl

Övning 4 Polarisation

5. Elektromagnetiska vågor - interferens

Laboration i Geometrisk Optik

Institutionen för Fysik Polarisation

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

Lösningar till repetitionsuppgifter

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

Tentamen i Fotonik , kl


OPTIK läran om ljuset

Vågrörelselära och optik

Polarisation Laboration 2 för 2010v

Polarisation. Abbas Jafari Q2-A. Personnummer: april Laborationsrapport

The nature and propagation of light

Instuderingsfrågor extra allt

Rita även grafen till Fourierserien på intervallet [ 2π, 4π]. (5) 1 + cos(2t),

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

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

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

Optisk bänk En Virtuell Applet Laboration

Institutionen för matematik KTH. Tentamensskrivning, , kl B1202/2 Diff och Trans 2 del 2, för F och T.

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

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

Final i Wallenbergs fysikpris

SVAR: Det är modell 1 som är rimlig för en avsvalningsprocess. Föremålets temperatur efter lång tid är 20 grader Celsius.

Teckenkonventionen: ljus in från vänster, ljusets riktning = positiv

Repetitionsuppgifter i vågrörelselära

Svar och anvisningar

Förklara dessa begrepp: Ackommodera Avbildning, Brytning Brytningslagen Brytningsindex Brytningsvinkel Brännvidd Diffus och regelbunden reflektion

Hur funkar 3D bio? Laborationsrapporter. Räknestuga. Förra veckan kapitel 16 och 17 Böjning och interferens

Ljusets böjning & interferens

4. Allmänt Elektromagnetiska vågor

Föreläsning 2 (kap , 2.6 i Optics)

Tentamen i Fysik för M, TFYA72

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

Ljusets böjning & interferens

Lösningar till Tentamen i Fysik för M, del 2 Klassisk Fysik (TFYY50) Lördagen den 24 April 2004, kl

Vågfysik. Superpositionsprincipen

Transkript:

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 noga med att motivera varje steg i lösningarna och ange antaganden och eventuella approximationer. Införda beteckningar ska förklaras. Figurer ska ritas stora och tydliga. Kom ihåg att även om du inte klarar alla detaljer i en uppgift kan en klar och tydlig redogörelse för tillvägagångssättet ge poäng. Lycka till! P-E T 1 ψ 1. Vågekvationen för en våg i tre dimensioner lyder: ψ =, där ψ ( x, y, z, t) är v t vågfunktionen (som anger avvikelsen från jämviktsläget) och v är vågens fortplantningshastighet. Vilken eller vilka av följande funktioner är en lösning till vågekvationen. Vilken är i så fall vågens hastighet v (storlek och riktning)? ψ = Asin( kx ωt) ψ = Acos( a[ r bt]) ψ = B cos( y ψ = B exp + bt), där r = [ ( x + z + bt) / a] x + y + z. Härled utifrån reflektionslagen (eller från Fermats princip om du så vill) uttrycket 1 1 + = som relaterar avståndet mellan objekt (s) respektive bild (s ) och en s s' R sfärisk spegelyta. Teckenkonvention: krökningsradien R har negativt tecken för en konkav spegel. Ange noga antaganden och nödvändiga approximationer. Det räcker att göra härledningen för en konkav spegel. 3. Ett föremål och en skärm placeras på en optisk bänk. Avståndet mellan dem är 80,0 cm. En tunn positiv lins placeras mellan föremål och skärm. En skarp bild på skärmen av föremålet erhålles för två olika placeringar av linsen. Avståndet mellan linsens placering i dessa två fall är 5,0 cm. Beräkna linsens fokallängd.

4. Synligt ljus med intensiteten I 0 infaller uppifrån längs normalen till en plan, flera mm tjock, horisontell glasskiva. Glasets brytningsindex är 1,60 (antas vara oberoende av våglängd). Bortse i hela uppgiften från reflektioner i den undre glasytan. a) Beräkna det reflekterade ljusets intensitet. b) Glasskivan beläggs med ett tunt skikt av MgF (som har brytningsindex 1,38, oberoende av våglängd). Skiktets tjocklek är 100 nm. Beräkna och visa i ett diagram hur det reflekterade ljusets intensitet beror av ljusets våglängd (för våglängder i det synliga området). 5. En stråle av opolariserat ljus infaller längs normalen till ytan av en dubbelbrytande kristall (av t.ex. kalciumkarbonat) och delas upp i två strålar A och B, se figur nedan. a) Vilken av strålarna A och B utgör den s.k. extraordinära strålen? b) I bilden finns fyra förslag, OA(1), OA(), OA(3) och OA(4), till hur kristallens optiska axel är orienterad. Vilket av dessa förslag överensstämmer med figurens uppdelning i två strålar? Motivera kort! OA(1) A OA(4) OA() OA(3) B 6. Ljus infaller mot ett optiskt element som i Jonesformalismen beskrivs av matrisen M cos θ = sinθ cosθ sinθ cosθ sin θ. Beskriv det resulterande ljusets polarisation om det infallande ljuset är linjärt polariserat i riktningen α i förhållande till den horisontella axeln. Motivera vilken typ av optiskt element är det frågan om? Ledning: Jonesvektorer finns beskrivna i appendix.

7. I figur visas det uppkomna diffraktionsmönstret då monokromatiskt ljus passerar en enkelspalt (i) respektive N st parallella spalter (ii). Spaltbredden är lika i båda fallen, 0 µm. a) Hur många spalter N är det fråga om i fallet (ii)? b) Beräkna avståndet mellan spalterna? fig (i) fig (ii) 8. En periodisk ström i(t) flyter genom ett motstånd med resistansen 1,0 Ω. Man mäter strömmen och finner att: för 0 < t < 1 ms t i (t ) = t för 1 < t < ms Periodlängden är,0 ms och strömstyrkan avser A. a) Rita upp strömkurvan. b) Bestäm strömmens Fourierserie. c) Beräkna medeleffekten. d) Beräkna likströmseffektens procentuella andel av medeleffekten. e) Beräkna grundtonens procentuella andel av medeleffekten.

Appendix: Jonesvektorer

Översikt över Fourierserier, Fouriertransform och DFT Fourierserier Fouriertransform DFT f x = k= c k e ikx f x = a 0 a k cos kx b k sin kx f x = 0 k=1 f x = [ A k cos kx B k sin kx ] dk N 1 F k e ikx dk x n = 1 N k=0 X k e i π N kn c k = 1 π π 0 f x e ikx dx F k = 1 π f x e ikx dx N 1 X k = x n e i π N kn n =0 π a k = 1 π 0 f x cos kx dx A k = 1 π f x cos kx dx π b k = 1 π 0 f x sin kx dx B k = 1 π f x sin kx dx a k =Re c k k 0 b k = Im c k k 1 A k = Re F k k 0 B k = Im F k k 0 k = heltal k = reell variabel n och k = pos. heltal T Parsevals teorem för perioden T: 0 Symmetriegenskaper f(x) eller x(n) a k b k A(k) B(k) F(k) X(k) jämn reell 0 reell 0 reell reell och jämn udda 0 reell 0 reell imaginär imaginär och udda [ f t ] dt = T a 0 N n=1 a n b n