EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl Norsk utgave

Like dokumenter
Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

Flervalgsoppgaver i bølgefysikk

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 9. august 2007 kl

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 3. desember 2009 kl

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Fredag 3. desember 2010 kl

EKSAMEN FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl Norsk utgave

EKSAMEN TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl Norsk utgave

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK. Onsdag 12. desember 2012 kl

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Fredag 5. desember 2008 kl

Eksamensoppgave i FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK

TFY4160 og FY1002 Bølgefysikk

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 19. november 2010 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Torsdag 12. oktober 2006 kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

FY1002/TFY4160 Bølgefysikk. Midtsemesterprøve fredag 9. oktober 2009 kl

FY1002/TFY4160 Bølgefysikk. Midtsemesterprøve fredag 15. oktober 2010 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl

Løsningsforslag til øving 6

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 13. desember 2000 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Løsningsforslag til øving

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

TFY4109 Fysikk Eksamen 14. desember 2015 Side 13 av 22

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag til øving 4

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Øving 4. a) Verifiser at en transversal bølge som forplanter seg langs x-aksen med utsving D med komponentene

Løsningsforslag til øving 9

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET, INSTITUTT FOR FYSIKK. Utarbeidet av: Jon Andreas Støvneng

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

Løsningsforslag til øving 5

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

Andreas. Støvneng Tlf.: Eksamensdato: Rottmann, Nynorsk. I alt 10. Dato. Sign

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Torsdag 12. oktober 2006 kl

Øving 11. Oppgave 1. E t0 = 2. Her er

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 9.

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

Hva blir nest laveste resonansfrekvens i rret i forrige oppgave?

FY1002/TFY4160 Bølgefysikk. Løsningsforslag til Midtsemesterprøve fredag 15. oktober 2010 kl Oppgavene og et kortfattet løsningsforslag:

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Løsningsforslag til øving 8

Elektromagnetiske bølger

Framdriftsplan (endelig versjon pr ) FY1002/TFY4160 Bølgefysikk Høstsemesteret Litteraturhenvisninger:

Løsningsforslag til øving 8

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Våren Løsningsforslag til øving 8.

Institutt for fysikk Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Onsdag 6.

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt. p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 +at

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 + at x = x 0 + v 0 t at2

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

FY1001/TFY4145 Mekanisk Fysikk Eksamen 9. august 2016 Side 1 av 20

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

UNIVERSITETET I OSLO

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

TFY4160/FY1002 Bølgefysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Veiledning: 29. og 30. august. Innleveringsfrist: Mandag 3. september kl 12:00.

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET, INSTITUTT FOR FYSIKK. Utarbeidet av: Jon Andreas Støvneng

5) Tyngdens komponent langs skråplanet, mg sin β, lik maksimal statisk friksjonskraft, f max = µ s N =

Øving 9. Oppgave 1. E t0 = 2. Her er

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 kl

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantemekanikk, Torsdag 16. august 2018

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 12. august 2011 kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Løsningsforslag til oppgavene 1 8 fra spesiell relativitetsteori.

TFY4106 Fysikk Eksamen 18. mai 2017 Formelside 1 av 6

10 6 (for λ 500 nm); minste størrelse av

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Fourier-analyse. Hittil har vi begrenset oss til å se på bølger som kan beskrives ved sinus- eller cosinusfunksjoner

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

Skinndybde. FYS 2130

Løsningsforslag til ukeoppgave 12

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 15/8 2014

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

TFY4160 Bølgefysikk/FY1002 Generell Fysikk II 1. Løsning Øving 2. m d2 x. k = mω0 2 = m. k = dt 2 + bdx + kx = 0 (7)

TFY4109 Fysikk Eksamen 9. august Løsningsforslag

Transkript:

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Side 1 av 15 Kontakt under eksamen: Jon Andreas Støvneng Telefon: 73 59 36 63 / 45 45 55 33 EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl. 0900-1300 Norsk utgave Hjelpemiddel: C K. Rottmann: Matematisk formelsamling (alle språk). O. Øgrim og B. E. Lian: Størrelser og enheter i fysikk og teknikk, eller C. Angell og B. E. Lian: Fysiske størrelser og enheter. Typegodkjend kalkulator, med tomt minne, i henhold til liste utarbeidd av NTNU. (HP30S eller liknende.) Vedlegg A: Oppgavene (Side 2-6). Vedlegg B: Formelsamling (Side 7-15). Prøva består av 4 oppgaver. Det er angitt hvor mye de ulike oppgavene i utgangspunktet vil telle under vurderinga. Vektorstørrelser angis med feite typer. Enhetsvektorer angis med hatt over symbolet. Sensuren kommer når den er klar, seinest 12. januar.

Side 2 av 15 Vedlegg A: Oppgavene OPPGAVE 1 [1a, 1b og 1c teller 10% hver] a) En gitarstreng med lengde L = 65 cm er festet i begge ender (dvs knutepunkter der). Grunntonen (dvs laveste resonansfrekvens) og overtonene genereres av stående transversale bølger på strengen. Den skal stemmes slik at grunntonen er en (høy) E med frekvens ν 1 = 330 Hz. Strengen har sirkulært tverrsnitt med radius R = 0.35 mm og er laget av nylon, med massetetthet ρ = 1200 kg/m 3. Bestem grunntonens bølgelengde λ 1 og bølgehastighet v 1. Med hvor stor strekk-kraft S må strengen strammes? Bestem bølgelengden, frekvensen og bølgehastigheten til 1. overtone (dvs nest laveste resonansfrekvens). Lyden fra gitaren forplanter seg i lufta omkring med hastighet 340 m/s. Hvilken frekvens vil grunntonen ha i dine ører dersom du beveger deg bort fra gitaren med hastighet 34 m/s? b) En tynn membran (f.eks. papir) er plassert i xy-planet. Et laseroptisk instrument kan måle transversalt utsving på membranen, for d < x < d når y = 0 og for d < y < d når x = 0: y B d d d x d A Membranen har stor utstrekning, både i x- og y-retning, i forhold til d. En plan harmonisk transversal bølge (z = utsvinget, r = x ˆx + y ŷ), z(r, t) = z 0 sin (k r ωt), forplanter seg i membranen, med retning fra område A mot område B (dvs mot høyre og oppover i figuren). Ved tidspunktet t = 0 viser instrumentet følgende utsving:

(y=0) z Side 3 av 15 z 0 d z 0 d x (x=0) z z 0 d z 0 d y Anta at d = 10 cm. Bestem bølgens bølgelengde λ. Bestem bølgens forplantningsretning. Angi denne ved vinkelen θ mellom forplantningsretningen og x-aksen. Med et annet instrument er bølgens frekvens målt til ν = 100 Hz. Hva blir bølgens hastighet v = v x ˆx + v y ŷ? (Bestem både v, v x og v y.) c) Longitudinale bølger som forplanter seg i en kubisk krystall kan med god tilnærmelse beskrives ved dispersjonsrelasjonen ( ) kd ω(k) = ω 0 sin (k 0) 2 4s/m, m er massen til hvert enkelt atom i krystallen og s er fjærkonstanten som Her er ω 0 beskriver kreftene som virker mellom atomene. Avstanden mellom to nærmeste nabo atomer er d. Bestem fasehastigheten v(k) og gruppehastigheten v g (k) for slike longitudinale bølger. Skisser v(k) og v g (k) for bølgetall k mellom 0 og π/d. Verdier for v(0), v g (0), v(π/d) og v g (π/d) skal gå klart fram (i tekst eller figur).

Side 4 av 15 OPPGAVE 2 [Teller 30%] I θ kuleformet vanndråpe n innkommende hvitt lys fra sola n 1.34 R α θ 1.33 blått rødt λ Beskriv hvordan (den primære) regnbuen dannes med utgangspunkt i figurene over. Finn vinkelen α uttrykt ved θ og n (n er vannets brytningsindeks; luftas brytningsindeks settes lik 1). 0.12 0.1 Refleksjonskoeffisient 0.08 0.06 Rn 0.04 0.02 Rp 0 40 45 50 55 60 φ (grader) Figuren viser refleksjonskoeffisienter (refleksjonssannsynligheter) når synlig lys reflekteres ved en vann/luft grenseflate. φ er vinkelen mellom innfallsloddet (dvs normalen til grenseflaten) og forplantningsretningen til innkommende bølge. Kurven merket Rp gjelder for lys som er polarisert slik at E ligger i innfallsplanet mens kurven merket Rn gjelder for lys som er polarisert slik at E står normalt på innfallsplanet. (Innfallsplanet dannes av innkommende, reflektert og brutt stråle, samt innfallsloddet.) Anta at lyset fra sola (I) som treffer vanndråpene er upolarisert. Hvordan forventer du da at lyset fra regnbuen (R) fortrinnsvis vil være polarisert? Tegn en figur der du viser retningen på E i ulike posisjoner på regnbuen, f.eks. øverst og nede ved horisonten.

Side 5 av 15 OPPGAVE 3 [3a og 3b teller 10% hver] a) Fermats prinsipp sier at en lysstråle velger den veien mellom to punkter A og B som tar kortest tid. Bruk dette prinsippet til å utlede refleksjonsloven, θ i = θ r, og Snells brytningslov, n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2. Ta utgangspunkt i figuren nedenfor, der vi betrakter lysstråler som går fra posisjon A til posisjon B via en posisjon O i grenseflaten mellom de to mediene. A B θ i θ r n 1 O n 2 n 1 =c/v 1 A n 2 =c/v 2 θ 1 n 1 O n 2 θ 2 B b) Koherent lys fra to lasere, med bølgelengder henholdsvis λ 1 = 500 nm og λ 2 = 700 nm, kommer normalt inn mot en skjerm med to svært smale åpninger (spalter) med innbyrdes avstand d = 0.035 mm. Interferensmønsteret observeres på en skjerm i avstand L = 3.0 m fra de to spaltene. d θ L y λ 1 λ 2 I hvilken posisjon y (i forhold til rett fram, y(θ = 0) = 0) finner vi første felles intensitetsmaksimum for lyset fra de to laserne?

Side 6 av 15 OPPGAVE 4 [Teller 20%] Siv og Arne kjører i hvert sitt romskip. Begge romskipene har hastighet v = v ˆx i forhold til Sam. Sam befinner seg altså i et annet inertialsystem (S) enn Siv og Arne (S). Målt i S er avstanden mellom Siv og Arne lik L, og Arne befinner seg litt foran og litt over Siv slik at forbindelseslinjen mellom de to danner vinkelen α med x-aksen: y Arne v Siv L α S x y S x Sam Foran og over innebærer altså at Arnes koordinater x og y begge er større enn de tilsvarende koordinatene til Siv. Hvor stor avstand L måler Sam at det er mellom Siv og Arne? Hvilken vinkel α måler Sam mellom x-aksen og forbindelseslinjen fra Siv til Arne? Siv sender en lyspuls mot Arne. Målt i S må denne lyspulsen åpenbart sendes ut i en vinkel α i forhold til x-aksen dersom den skal nå fram til Arne. I hvilken retning, angitt ved en vinkel β i forhold til x-aksen, måler Sam at lyspulsen sendes? (Tips: Vinklene β og α er ikke like store.) Vi antar nå at Arne er like langt foran som over Siv, målt i S, slik at α = 45. Vi antar dessuten at L = 3000 m og v = 0.8c, og vi setter lyshastigheten lik 3 10 8 m/s. Hvor lang tid tar det, på Sams klokke, fra Siv sender ut lyspulsen til den mottas av Arne?

Vedlegg B: Formelsamling Side 7 av 15 Fete symboler angir vektorer. Symboler med hatt over angir enhetsvektorer. Formlenes gyldighet og symbolenes betydning antas å være kjent. Harmonisk plan bølge: Bølgeligning: 2 ξ(r, t) ξ(x, t) = ξ 0 sin(kx ωt + φ) ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) ( 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) x 2 v 2 t 2 ) 2 ξ x 2 + 2 ξ y 2 + 2 ξ z 2 = 1 v 2 2 ξ(r, t) t 2 Fasehastighet: Gruppehastighet: Generelt for ikkedispersive udempede bølger: v = Generelt for lineær respons i elastiske medier: v = ω k v g = dω dk elastisk modul massetetthet mekanisk spenning = elastisk modul relativ tøyning For transversale bølger på streng: For longitudinale bølger i fluider: v = v = S µ B ρ For longitudinale bølger i faste stoffer: v = Y ρ

Side 8 av 15 Middelverdi av harmonisk varierende størrelse A(x, t), midlet over bølgelengde λ: A = λ 0 A(x, t) dx λ 0 dx = 1 λ λ 0 A(x, t) dx Middelverdi av harmonisk varierende størrelse A(x, t), midlet over periode T: A = T 0 A(x, t) dt T 0 dt = 1 T T 0 A(x, t) dt Midlere energi pr lengdeenhet for harmonisk bølge på streng: ε = 1 2 µω2 ξ 2 0 Midlere energi pr volumenhet for harmonisk plan bølge: ε = 1 2 ρω2 ξ 2 0 Midlere effekt transportert med harmonisk bølge på streng: P = vε = 1 2 vµω2 ξ 2 0 Intensitet i harmonisk plan bølge: I = vε = 1 2 vρω2 ξ 2 0 Midlere impulstetthet for harmonisk bølge: π = ε v Ideell gass: pv = Nk B T Varmekapasitet ved konstant trykk (Q = varme): C p = ( ) dq dt p Varmekapasitet ved konstant volum (Q = varme): C V = ( dq dt ) V

Side 9 av 15 Adiabatiske forhold (dvs ingen varmeutveksling): pv γ = konstant Adiabatkonstanten: γ = C p C V Gass med 1-atomige molekyler: γ = 5/3. Gass med 2-atomige molekyler: γ = 7/5. Bulkmodul for ideell gass ved adiabatiske forhold: Lydhastighet i gass (m = molekylmassen): v = B = γp γp ρ = γkb T m Lydtrykk: Lydnivå: p = B ξ x β(db) = 10 log I I 0 med I 0 = 10 12 W/m 2 Dopplereffekt: ν O = 1 v O/v 1 v S /v ν S For sjokkbølger: sin α = v v S

Side 10 av 15 Transversal bølge på streng med massetetthet µ 1 for x < 0 og µ 2 for x > 0, innkommende bølge propagerer i positiv x-retning: Amplitude for reflektert bølge: Amplitude for transmittert bølge: Refleksjonskoeffisient: Transmisjonskoeffisient: y r0 = y t0 = µ2 µ 1 µ2 + µ 1 y i0 2 µ 1 µ2 + µ 1 y i0 R = P r P i T = P t P i Plan lydbølge normalt inn mot grenseflate i x = 0 mellom to medier med elastiske moduler og massetettheter henholdsvis E 1, ρ 1 (for x < 0) og E 2, ρ 2 (for x > 0), innkommende bølge propagerer i positiv x-retning: Amplitude for reflektert bølge: Amplitude for transmittert bølge: ξ r0 = ξ t0 = ρ2 E 2 ρ 1 E 1 ρ2 E 2 + ρ 1 E 1 ξ i0 2 ρ 1 E 1 ρ2 E 2 + ρ 1 E 1 ξ i0 Refleksjonskoeffisient: Transmisjonskoeffisient: R = P r P i T = P t P i

Side 11 av 15 Maxwells ligninger på integralform: Maxwells ligninger på differensialform: E da = q/ε 0 B da = 0 E dl = d B da dt d B dl = µ 0 I + µ 0 ε 0 E da dt E = ρ/ε 0 Lorentzkraften: B = 0 E = B t B = µ 0 j + µ 0 ε 0 E t F = q (E + v B) Bølgeligning for E og B i vakuum: Energitetthet i elektromagnetisk felt: Intensitet i elektromagnetisk bølge: 2 E = 1 c 2 2 E t 2 2 B = 1 c 2 2 B t 2 c = 1/ ε 0 µ 0 u = u E + u B = 1 2 ε 0E 2 + 1 2µ 0 B 2 I = cε 0 E 2 = cε 0 E 2 Poyntings vektor: Impuls i elektromagnetisk bølge: S = 1 µ 0 E B π = µ 0 ε 0 S

Side 12 av 15 Elektrisk dipolmoment: Magnetisk dipolmoment: p = qd m = IA Midlere utstrålt effekt fra oscillerende elektrisk dipol p 0 cos(ωt): P = p2 0ω 4 12πε 0 c 3 Midlere utstrålt effekt fra oscillerende magnetisk dipol m 0 cos(ωt): P = µ 0m 2 0 ω4 12πc 3 Malus lov: I(θ) = I 0 cos 2 θ Lineære medier: P = ε 0 χ e E D = ε 0 E + P = ε 0 (1 + χ e )E = ε 0 ε r E = εe M = χ m H B = µ 0 H + M = µ 0 (1 + χ m )H = µ 0 µ r H = µh D da = q fri B da = 0 E dl = d B da dt H dl = I fri + d D da dt D = ρ fri B = 0 E = B t H = j fri + D t u = 1 2 εe2 + 1 2µ B2 S = 1 µ E B

Side 13 av 15 For elektromagnetiske bølger i medier (q fri = I fri = 0): 2 E = 2 B = v = 1 2 E v 2 t 2 1 2 B v 2 t 2 1 = c = c εµ εr µ r n Grenseflatebetingelser (q fri = I fri = 0 i grenseflaten): D = 0 E = 0 B = 0 H = 0 Refleksjon og brytning: θ r = θ i Youngs eksperiment med to smale spalter: Diffraksjonsgitter med N smale spalter: n 1 sin θ i = n 2 sin θ t ( ) πd I(θ) = 4I 0 cos 2 λ sin θ ( sin 2 Nπd sin θ) λ I(θ) = I 0 sin ( 2 πd sin θ) λ Diffraksjon fra en spalte: ( πa I(θ) = I(0) sin2 sin θ) λ ( πa sin λ θ) 2

Side 14 av 15 Lorentzfaktor: γ = ( 1 v 2 /c 2) 1/2 Lorentztransformasjonene (S har hastighet v = vˆx i forhold til S): x = γ (x vt) y = y z = z t = γ (t v ) c 2x x = γ (x + vt) y = y z = z t = γ (t + v ) c 2x Tidsdilatasjon: Lengdekontraksjon: t = γ t x = γ x Hastighet i S (u = u xˆx + u y ŷ + u z ẑ): u x = dx/dt u y = dy/dt u z = dz/dt Hastighet i S (u = u xˆx + u y ŷ + u z ẑ): u x = dx/dt u y = dy/dt u z = dz/dt Addisjon av hastigheter (alle hastigheter i samme retning): v AC = Dopplereffekt for elektromagnetiske bølger: ν = ν v AB + v BC 1 + v AB v BC /c 2 ( ) c v 1/2 c + v

Side 15 av 15 Relativistisk impuls: Newtons 2. lov: p = γmv F = dp dt Energi: E = γmc 2 E 0 = mc 2 E k = E E 0 E 2 = (pc) 2 + ( mc 2) 2 Elastisk prosess: E, p, E k og m bevart. Uelastisk prosess: E og p bevart.