EKSAMEN I FAG FASTE STOFFERS FYSIKK 2 Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk 15 august 2000 Tid:

Like dokumenter
Øving 9. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

Øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

6. Beregning av treghetsmoment.

dx = 1 2y dy = dx/ x 3 y3/2 = 2x 1/2 + C 1

Løsningsforslag, Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl Oppgavene med kort løsningsforslag (Versjon A)

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Fysikk 2 Torsdag 2. desember 2004

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

Løsningsforslag, Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl Oppgavene med kort løsningsskisse

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi EKSAMEN I FYS135 - ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Eksamen 19. august 2005 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 8. a = e m E

I = (xy + z 2 ) dv. = z 2 dv. 1 1 x 1 x y z 2 dz dy dx,

Løsningsforslag Eksamen 30. mai 2007 FY2045 Kvantefysikk

EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

UNIVERSITETET I OSLO

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 8. a =

Løsningsforslag SIE4010 Elektromagnetisme 5. mai 2003

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 10 1 LØSNING ØVING 10

Vår 2004 Ordinær eksamen

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

1b) Beregn den elektriske ladningstettheten inni kjernen og finn hvor stor den totale ladningen er.

... JULEPRØVE 9. trinn...

Eksamen høsten 2016 Løsninger

... JULEPRØVE

Eksamen R2, Va ren 2014, løsning

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 24. mai = 2πrlɛE(r) = Q innenfor S =

DEL 1 Uten hjelpemidler

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

1 Geometri KATEGORI Vinkelsummen i mangekanter. 1.2 Vinkler i formlike figurer

Norsk Fysikklærerforening NORSK FYSISK SELSKAPS FAGGRUPPE FOR UNDERVISNING

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 5, HØST 2009

UNIVERSITETET I OSLO

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 10 1 ØVING 10

EKSAMENSOPPGAVE. Alle trykte og skrevne Kalkulator. Rute. Ola Løvsletten

Løsningsforslag til øving 4

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 9.

DEL 1 Uten hjelpemidler

E K S A M E N. Matematikk 3MX. Elevar/Elever Privatistar/Privatister. AA6524/AA desember 2004 UTDANNINGSDIREKTORATET

dy ycos 2 y = dx. Ved å integrere på begge sider av likhetstegnet får man ved å substituere u = y,du = dy dy ycos 2 y = 2du cos 2 u = x.

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en tank for lagring av kryogenisk fluid, f.eks. kondensert naturgass (LNG).

2.2.1 Grunnleggende betraktninger

A. forbli konstant B. øke med tida C. avta med tida D. øke først for så å avta E. ikke nok informasjon til å avgjøre

Eksamen våren 2018 Løsninger

1 Mandag 8. mars 2010

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

Integralregning. Mål. for opplæringen er at eleven skal kunne

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 9.

UNIVERSITETET I OSLO

Høgskolen i Bergen. Formelsamling. for. ingeniørutdanningen. FOA150 høsten 2006 fellespensum. 3.utgave

S1 kapittel 4 Logaritmer Løsninger til oppgavene i boka

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 9. Veiledning: 18. oktober. Innleveringsfrist: 23. oktober kl 14.

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 5, Vår 2014

Norsk Fysikklærerforening Norsk Fysisk Selskaps faggruppe for undervisning

75045 Dynamiske systemer 3. juni 1997 Løsningsforslag

Eksamen i fag TFY4205 Kvantemekanikk II Mandag 13. august 2012 Tid:

1 dx cos 1 x =, 1 x 2 sammen med kjerneregelen for derivasjon. For å forenkle utregningen lar vi u = Vi regner først ut den deriverte til u,

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 7, HØST 2009

Eksamen høsten 2015 Løsninger

DEL 1 Uten hjelpemidler

R2 - Heldagsprøve våren 2013

Løsningsforslag til Obligatorisk oppgave 2

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4115/4120 TERMODYNAMIKK 1 (KONT) Fredag 19. august 2005 Tid: kl. 09:00-13:00

DEL 1 Uten hjelpemidler

Fasthetslære. HIN Teknologisk avd. RA Side 1 av 8

Eksamen våren 2016 Løsninger

EKSAMEN. 1. klassene, ingenørutdanning og flexing. ANTALL SIDER UTLEVERT: 5(innkl. forside og 2 sider formelark)

1 Mandag 1. mars 2010

Løsningsforslag Kollokvium 6

3.7 Pythagoras på mange måter

Forkunnskaper i matematikk for fysikkstudenter. Trigonometri. Omregning mellom grader og radianer skjer etter formelen nedenfor:

MAT 1110: Løsningsforslag til obligatorisk oppgave 2, V-06

Nynorsk. e) Ein bestemt ellipse kan i polarkoordinatar skrivast på forma. 2) Bruk lommereknaren og finn arealet av flatestykket avgrensa av grafen.

Øving 6. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme. Veiledning: Uke 7 Innleveringsfrist: Mandag 19. februar.

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Nøtterøy videregående skole

1 Tallregning og algebra

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 10.

LØSNINGSFORSLAG(Sensor) I TMA4140 og MA0302

Eneboerspillet. Håvard Johnsbråten

x 1, x 2,..., x n. En lineær funksjon i n variable er en funksjon f(x 1, x 2,..., x n ) = a 1 x 1 + a 2 x a n x n,

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET FAKULTET FOR INGENIØRVITENSKAP OG TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

1 k 2 + 1, k= 5. i=1. i = k + 6 eller k = i 6. m+6. (i 6) i=1

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 10. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

2 π[r(x)] 2 dx = u 2 du = π 1 ] 2 = π u 1. V = π. V = π [R(x)] 2 [r(x)] 2 dx = π (x + 3) 2 (x 2 + 1) 2 dx = 117π 5.

OPPLÆRINGSREGION NORD. Skriftlig eksamen. MAT1001 Matematikk 1P-Y HØSTEN Privatister. Yrkesfag. Alle yrkesfaglige utdanningsprogrammer

DEL 1 Uten hjelpemidler

En partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, asymmetrisk brønnpotensial

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag Kollokvium 1

2x 3 4/x dx. 2 5 x 3 + LF: Vi utfører polynomdivisjon. 2x + 1 dx = + C = 5x8/ ln 2x C 4. πx 2 e 3x3 dx = π

Transkript:

Side v 6 Nrges teknisk-nturvitenskpelige universitet Institutt fr fysikk Fglig kntkt under eksmen: Nvn: Ol Hunderi Tlf.: 94 EKSMEN I FG 7445 - FSTE STOFFERS FYSIKK Fkultet fr fysikk, infrmtikk g mtemtikk 5 ugust 000 Tid: 0900-500 Tilltte hjelpemidler: - Typegdkjent klkultr, med tmt minne O.Jhren g K.J. Knutsen: Frmelsmling i mtemtikk K. Rttmnn: Mtemtische Frmelsmmlung/Mtemtisk frmelsmling S. rrett g T.M. rnin: Mthemticl Frmule Oppgve ) Det flte sentrerte kubiske gitteret hr resiprke gittervektrer gitt sm G G G π = (,, ) π = (,, ) π = (,, ) Figur viser den første rilluin snen. Vis t en kule innskrevet i første rilluin sne vil berøre en v de hexgnle fltene først. Vis t rdius v denne kul vil være ki = π. eregn frhldet mellm k i g rdius v den fri-elektrn Fermikul fr ett elektrn per tm.

Side v 6 Figur b) ølgevektren k kn nts å være vinkelrett på et speilpln. Det innebærer t energien E(k) er symmetrisk m dette plnet. Videre er E(k) en peridisk funksjn v de resiprke gittervektrer. Disse t betingelsene kn skrives sm E(k) = E(-k) E(k) = E(k+G) ruk disse t betingelsene til å vise t E k = c) De primitive gittervektrene fr fcc gitteret er R R R = (, 0, ) = (, 0, ) = ( 0,, ) 0 på en snegrense. ruk dette til å vise t det lveste energibndet i Tight binding pprximsjnen er gitt v et uttrykk v frmen k k k k k x y x z y k z Ek ( ) = E α 4γ cs cs + cs cs + cs cs Vis t dette energibåndet ppfyller betingelsen m t energibåndet er vinkelrett på snegrensen. T den hexgnle sne-flten eller punktet X sm eksempel.

Side v 6 Oppgve ) T utgngspunkt i Mxwells ligninger g vis t følgende smmenheng eksisterer mellm iσ dielektrisitetsknstnten g knduktiviteten σ: = + b) etrkt et uendelig supergitter sm består v t mteriler g slik sm vist i figur. d d d d d d Figur Tykkelsen v de individuelle lgene er d g d g de tilsvrende dielektrisitetsknstntene er g. Tykkelsen v de individuelle lgene er mye mindre enn lysets bølgelengde slik t feltet er tilnærmet knstnt ver tykkelsen v et lg. Vi kn d definere en såklt effektiv dielektrisk knstnt fr det smmenstte mterilet. Denne effektive dielektrisitetsknstnten vil være frskjellig fr lys plrisert med E-feltet henhldsvis prllelt med, g vinkelrett på lgene. Vis t den effektive dielektrisitetsknstnten fr lys plrisert prllelt med lgene er gitt v = d d + d + d d + d g fr lys plrisert vinkelrett på lgene er Hint: d d = + d + d d + d Den enkleste måten å utlede ligningene venfr er å beregne den tilsyneltende effektive dielektrisitetsknstnt når det smmenstte mterilet er plssert i det knstnte feltet mellm t kndenstrplter slik sm vist i figur. Det er ikke nødvendig å nt et strt ntll lg, det er tilstrekkelig å betrkte t lg.

Side 4 v 6 Figur p c) nt t supergitteret består v metlliske lg med en Drude-lik = g islerende lg med > 0. nt t d = d. Vis t er Drude lik med p eff p =. + Vis gså t ppfører seg sm en dielektrisk isltr g finn ( ), L nd T. nt igjen d = d. Skisser frekvensvhengigheten v. Oppgve Kvntemeknisk er imginærdelen v dielektrisitetsknstnten, (), gitt v πe d k = M δ ( Ef Ei h) m ( π) der E f er en energien i slutt-tilstnden g E i er energien i begynnelses-tilstnden fr en ptisk vergng i f. ) Figur 4

Side 5 v 6 nt t vi hr en hlvleder med et direkte gp E c = slik sm vist på figur 4. Vlensbåndet hr en prblsk E(k) med en hull-msse m h. Ledningsbåndet er gså v prblsk frm med msse m c. nt t mtriseelementet M fr en ptisk vergng nær k=0 er knstnt. Vis t "jint density f sttes" fr systemet er ~ h E g t dermed er v frmen ~ h E fr h > E = 0 fr h < E b) nt så t vergngen ved k=0 er en såklt frbudt vergng slik t mtriseelementet er null fr k=0. I et slikt tilfelle kn vi rekkeutvikle mtriseelementet g skrive M = M( 0) + αk = α k. Vis t i dette tilfelle blir v frmen ~ ( h E) / fr h > E = 0 fr h < E c) eregn excitn bindingsenergien i Gs der =., m = 0. 067 m g m = 0. 5 m * e e n e Oppgitt: Energinivåene i hydrgentmet er gitt v E n 4 µ e R = = π h n n med R =.6 ev g µ er den reduserte msse. Hint: Ptensilet rundt en ldning Q plssert i et mterile med diektrisitetsknstnt er Q U = 4π r Oppgve 4 ) Vi skl i denne ppgven beregne den såklte rienterings-plriserbrheten. nt t vi hr et system der permnente elektriske dipler kn rtere fritt slik sm i en gss eller væske. Systemet plsseres i et hmgent elektrisk felt med retning lngs x-ksen. Den ptensielle energi til en dipl i et elektrisk felt er

Side 6 v 6 V = p E = pecsθ Her er θ vinkelen mellm diplens retning g x-ksen. Snnsynligheten fr å finne en dipl rientert i retning θ er gitt v ltzmnn-fktren e -pecsθ/kt. ruk dette til å vise t middelverdien v p x, x-kmpnenten v diplmmentet, er gitt v den såklte Lngevin funksjnen der u pe =. kt < > = = p x p L( n) p tgh( u) u b) I de fleste tilfeller er pe/kt <<. Vis t i dette tilfelle gjelder t p < px > = = kt E αd E ruk lusius Msttis ligning til å beregne dielektrisitetsknstnten til et system med elektrnisk plriserbrhet α el, jnisk plriserbrhet α j g diplr plriserbrhet gitt v ligningen venfr. nt N dipler per vlumenhet.