Vågrörelselära & Kvantfysik, FK2002 1 december 2011



Relevanta dokument
3) Sag formeln ger r=y 2 /(2s). y=a/2=15 mm, s=b c=4,5 mm ger r=25 mm. Då blir F=(n 1)/r=(1,5 1)/0,025=20 D

Övning 6 Antireflexbehandling

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

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

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

LABORATION 1 AVBILDNING OCH FÖRSTORING

Fysik (TFYA14) Fö 5 1. Fö 5

Vågrörelselära och optik

Vågrörelselära och optik

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

Optik, F2 FFY091 TENTAKIT

Tentamen i Fotonik , kl

Kapitel 35, interferens

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

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

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

Vågrörelselära, akustik och optik. Lösningsförslag till räkneuppgifter

Laboration i Geometrisk Optik

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november 2011

Övning 9 Tenta

Föreläsning 7: Antireflexbehandling

λ = T 2 g/(2π) 250/6 40 m

Tentamen i Fotonik , kl

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

v F - v c kallas dispersion

Gauss Linsformel (härledning)

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

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

Vinkelupplösning, exempel hålkameran. Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1. Böjning i en spalt

5. Elektromagnetiska vågor - interferens

Vågrörelselära och optik

Observera också att det inte går att både se kanten på fönstret och det där ute tydligt samtidigt.

Presentationsmaterial Ljus som vågrörelse - Fysik B. Interferens i dubbelspalt gitter tunna skikt

Interferens och diffraktion

EXPERIMENTELLT PROBLEM 1 BESTÄMNING AV LJUSVÅGLÄNGDEN HOS EN LASERDIOD

Diffraktion och interferens

Instuderingsfrågor extra allt

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

Tentamen i Fotonik , kl

Tentamen i Fotonik , kl

Övning 1 Dispersion och prismaeffekt

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

Böjning. Tillämpad vågrörelselära. Föreläsningar. Vad är optik? Huygens princip. Böjning vs. interferens FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1

Hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Föreläsning 2 (kap , 2.6 i Optics)

Luft. film n. I 2 Luft

Lösningarna inlämnas renskrivna vid laborationens början till handledaren

Interferens (Kap. 35) Interferens (Kap. 35) Interferens mellan vågor från två punktformiga källor. Skillnad mellan interferens och diffraktion

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

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

Vinkelupplösning, exempel hålkameran. Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1. Böjning i en spalt

Sammanfattning: Fysik A Del 2

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

Hur fungerar AR-skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik

Diffraktion... Diffraktion (Kap. 36) Diffraktion... Enkel spalt. Parallellt monokromatiskt ljus gör att skuggan av rakbladet uppvisar en bandstruktur.

Ljusets interferens. Sammanfattning

Diffraktion och interferens

AstroSwedens mikroskopskola - nybörjarmikroskopi. AstroSwedens mikroskopiskola att använda mikroskop

Repetition Ljus - Fy2!!

Hur fungerar AR skikt? Föreläsning 7 fysikalisk optik

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

Att räkna med mellanbilder genom ett system med många linser och gränsytor blir krångligt. Vi vill kunna avbilda genom alla ytor direkt.

Interferens och difraktion

Tentamen i Fotonik , kl

Föreläsning 14 och 15: Diffraktion och interferens i gitter, vanliga linser, diffraktiv optik och holografi

Projekt 5 Michelsoninterferometer Fredrik Olsen Roger Persson

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

Lösningar till repetitionsuppgifter

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

Vågfysik. Superpositionsprincipen

Diffraktion och interferens Kapitel 35-36

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

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

Elektromagnetiska vågor (Ljus)

Böjning och interferens

Föreläsning 14 och 15: Diffraktion och interferens i gitter, vanliga linser, diffraktiv optik och holografi

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

Geometrisk optik. Laboration

LABORATION 2 MIKROSKOPET

FAFF Johan Mauritsson 1. Föreläsningar. Våglära och optik. Världens minsta film. Projekten

Final i Wallenbergs fysikpris

Optik. Läran om ljuset

Ljuskällor. För att vi ska kunna se något måste det finnas en ljuskälla

Geometrisk optik. Innehåll. Inledning. Litteraturhänvisning. Förberedelseuppgifter. Geometrisk optik

Institutionen för Fysik Polarisation

Föreläsning 9-10 (kap i Optics)

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

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

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

OPTIK läran om ljuset

Diffraktion och interferens

Diffraktion och interferens

Kapitel 36, diffraktion

1. Ge en tydlig förklaring av Dopplereffekt. Härled formeln för frekvens som funktion av källans hastighet i stillastående luft.

Eftersom brytningsindex n ändras med våglängden (färgen) kommer olika färger hos ljuset att brytas olika genom prismor och linser.

Chalmers tekniska högskola och April Fysik och teknisk fysik Christian Karlsson

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

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

Transkript:

Räkneövning 6 Vågrörelselära & Kvantfysik, FK2002 december 20 Problem 36.23 Avståndet mellan två konvexa linser i ett mikroskop, l = 7.5 cm. Fokallängden för objektivet f o = 0.8 cm och för okularet f e = 3 cm. Vad är vinkelförstoringen om avståndet från okularet till bilden är q e = 40 cm? l qe po pe,qo Idén med ett mikroskop är att använda objektivet för att ge en reell mellanbild (förstorad några tiotal gånger) som därefter används som objekt till okularet. I uppgiften är det givet att bildavståndet från okularet, q e = 40 cm (ofta placeras mellanbilden i okularets främre fokalplan vilket ger en slutbild i oändligheten).vi får därför räkna allting baklänges och börja med att se var okularets objekt hamnar, = = p e f e q e 3 40 cm p e = 20 2.79 cm () 43 Detta objekt är alltså mellanbilden från objektivet, på bildavstånd (från objektivet) q o = l p e 4.7 cm. Nu kan vi beräkna vad objektsavståndet är, = = p o f o q o 0.8 4.7 cm p o 0.846 cm (2)

Ekv. 36.6 i boken ger uttrycket för vinkelförstoringen M = β = q o 0.25 0.47 α 25 p o p e 0.00846 0.25 56 (3) 0.0279 (I verkligheten vet man oftast inte vad bildavståndet är, och då är ekvation 36.7 med bilden i oändligheten mer lämpad). Ett rimligt svar på vinkelförstoringen är närmevärdet M 60. Problem 36.29 Två konvexa linser i ett teleskop är separerade med 65 cm. Om bilden är i oändligheten och vinkelförstoringen är 25, vad är linsernas fokallängder? fo fe! " h För att få en slutbild i oändligheten måste objektivets och okularets fokus sammanfalla (där mellanbilden hamnar, q o = f o och p e = f e ). Det innebär att f o + f e = 65 cm (4) Vinkelförstoringen (för slutbild i oändligheten, se ekv. 36.0 i boken) är given i uppgiften M = β α = f o f e = 25 (5) (I sista steget använde vi α tan α = h f o och β tan β = h f e ) Två okända (f o och f e ) och två ekvationer - va kul! Vi får att f o = 25 f e f e + 25 f e = 26 f e = 65 cm (6) Alltså, f e = 65 26 2.5 cm och f o = 25f e 62.5 cm. 2

Problem 37.5 I ett dubbelspalts-experiment uppmäts avståndet mellan fjärde maxima till 7 cm. Vad är ljusets våglängd λ om spaltöppningarnas separation d = 0.2 och avståndet till skärmen är L = 3.0 m? Då d L gäller småvinkelapproximationen och vägskillnaden för två ljusstrålar genom vardera spaltöppning kan skrivas δ = d sin θ d tan θ = d y L (7) När vägskillnaden δ m = mλ (heltal m = 0,, 2...) fås konstruktiv interferens i punkten y m på skärmen y m = m λl d (8) I uppgiften är det givet att avstånden mellan två maxima (m = 4) är 7 cm, dvs. y 4 = 7 2 = 3.5 cm. Vi får att ljusets våglängd är L m=4 m=3 m=2 m= m=0 m= m=2 m=3 m=4 λ = d sin θ 4 d tan θ 4 = d y 4 4 L = 0.2 0 3 3.5 0 2 4 3.0 m 583 nm (9) 3

Problem 37.2 I ett dubbelspalts-experiment räknar man 7 fransar per centimeter på en skärm på avstånd L = 2 m från spaltöppningarna. Vad är spaltöppningarnas separation d om ljusets våglängd λ = 50nm? Då d L gäller småvinkelapproximationen och vägskillnaden för två ljusstrålar genom vardera spaltöppning kan skrivas δ = d sin θ d tan θ = d y L (0) När vägskillnaden δ m = mλ (heltal m = 0,, 2...) fås konstruktiv interferens i punkten y m på skärmen L y m = m λl d () I uppgiften är det givet att avstånden mellan maxima (eller minima) är y = y m+ y m = λl d = 7 cm (2) Alltså blir spaltöppningarnas separation, d = λl y = 50 0 9 2 7 = 7.4 0 4 m 0.7 mm (3) 0 2 4

Problem 37.22 En lins med fokallängd f fokuserar ljuset som gått genom en dubbelspalt på en vägg som ligger i fokalplanet. Visa att positionen för minima ges av y m = (2m + )fλ 2d (4) Vi vet att när vägskillnaden δ = d sin θ för ljusstrålarna är halva våglängder fås destruktiv interferens (minima), ( d sin θ = m + ) λ (5) 2 Då d f gäller återigen småvinkel-approximationen Lins L=f sin θ tan θ = y m f (6) Positionen på skärmen y m för minima ges då av uttrycket y m = f tan θ f sin θ = f ( m + 2) λ (2m + )fλ = d 2d (7) 5

Problem 37.3 Glas (brytningsindex, n 3 =.6) är belagt med en tunn film av magnesiumflourid MgF 2 (brytningsindex, n 2 =.38) med tjocklek t = 8.3 0 7 m. Vilka (synliga) våglängder försvinner (pga. destruktiv interferens) om vitt ljus reflekteras mot ytan? Destruktiv interferens uppstår när fasskillnaden mellan de två reflekterade vågorna φ = (2m + )π, dvs. halva våglängdsskillnader, δ m = (m + 2 )λ med heltal m = 0,, 2, 3... n=.0 n2=.38 Dels uppkommer en fasskillnad på n3=.6 80 = π för en våg som reflekteras mot ett medium med högre brytningsindex och dels en fasskillnad som motsvaras av den optiska vägskillnaden ljusstrålarna går. Sträckan som den transmitterade vågen går i filmen δ 2t (om man som i bokens exempel 37.3 antar att ljuset faller in vinkelrätt mot ytan). Vi får destruktiv interferens då ( m + ) ( λ film = m + ) λ 2t (8) 2 2 n 2 Nu återstår bara att se för vilka tal m vi får destruktiv interferens för synliga våglängder (400nm < λ < 700 nm) λ m = 4tn 2 2m + = 4 8.3 0 7.38 = 2m + i (!) (!) 4580 7 = 654 nm, m = 3 4580 9 = 509 nm, m = 4 (9) 4580 = 46 nm, m = 5 t 6