EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 2. desember 1998 kl

Like dokumenter
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

Kap. 10: Inferens om to populasjoner. Inferens om forskjell i forventning ved å bruke to avhengige utvalg (10.3) ST0202 Statistikk for samfunnsvitere

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

TALM 1004 Matematikk 2-Eksamen mandag 4.mai 2015 LØSNING. 5 klokketimer TALM1004-A. Matematikk 2. Kåre Bjørvik. Kalkulator: Type C

BEDRIFTSØKONOMISK ANALYSE MAN 8898 / 8998

Svar: Vi bruker Ampères lov for å finne magnetfeltet en avstand r fra lynet.

Løsningsforslag til Eksamen i TELE2003 Signalbehandling 6. mai 2015

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

LØSNING. Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2. Institutt for allmennfag. Faglig kontakt under eksamen: Kåre Bjørvik Tlf.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi. Torsdag Kalkulator: Type C Alt skriftlig materiale

Eksamen i TMA4135 Matematikk 4D

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

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

Eksamen i TMA4130 Matematikk 4N

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

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Program for elektro- og datateknikk 7004 TRONDHEIM

Signalfiltrering. Finn Haugen TechTeach. 21. september Sammendrag

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Analyse av passive elektriske filtrer

EKSAMEN I TMA4130 MATEMATIKK 4N Bokmål Fredag 17. desember 2004 kl. 9 13

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002/MNFFY101 GENERELL FYSIKK II Lørdag 6. desember 2003 kl Bokmål

Eksamen i TMA4135 Matematikk 4D

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

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

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

LINSEKIKKERTER. Jeg har nå endelig fått laget noen slike skisser, og du finner dem på de neste sidene.

FYS3220 Filteroppave Oppgave og løsningsforslag v. H.Balk

Fasit eksamen i fysikk vår 2003

Eksamen i fag RELATIVISTISK KVANTEMEKANIKK Fredag 26. mai 2000 Tid: 09:00 14:00

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

1 Lavpassfilter Lavpassfilteret påtrykkes en inngangsspenning på 1 V ved t = 0. Spenningen over spolen er vist i figuren under.

@x

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

Eksamen i TMA4135 Matematikk 4D

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: NEI Hvis JA: ca. kl.

Løsningsforslag til hjemmeøving nr.6 Fag SO122E Kraftelektronikk

SLUTTPRØVE. Løsningsforslag. Antall oppgaver: 4 KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

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

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

Fysikkolympiaden Norsk finale 2013

Eksamensoppgave i FY0001 Brukerkurs i fysikk (V2017)

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

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

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

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

FAG: FYS105 Fysikk LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Løsningsforslag til øving 8

TFY4106 Eksamen 9 aug Løsningsforslag

Oppgave 1. (x i x)(y i Y ) (Y i A Bx i ) 2 er estimator for σ 2 (A er minstek-

FAG: FYS116 Fysikk/Kjemi LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad Kjemi : Grethe Lehrmann

Eksamen S2 høst 2009 Løsning Del 1

Statens vegvesen Kapillær sugehastighet og porøsitet, PF. Omfang. Referanser. Utstyr. Fremgangsmåte. Full prosedyre

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2

Løsningsforslag til øving 5

FAG: FYS114 Fysikk/Kjemi LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad Kjemi : Grethe Lehrmann

Kap Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. Kap. 4+5: Newtons lover. kap4+5.ppt Sir Isaac Newton ( ) Før hans tid:

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Kap 10 Dynamikk av rotasjons-bevegelse

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Flervalgsoppgaver i bølgefysikk

Skinndybde. FYS 2130

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

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

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

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 1

Løsningsforslag Analyseøving 4

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

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110/Fys-mef1110 våren 2007

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

Fasit GF-GG141 Eksamen 2003

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

ØVING 13. Oppgave 1 a) Løs oppgave 1a i Øving 2 gjengitt nedenfor ved å bruke kompleks representasjon.

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

Eksamensoppgave i TALM1004 Matematikk 2 LØSNING

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Løsningsforslag til eksamen i SIF4022 Fysikk 2 Tirsdag 3. desember 2002

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Tirsdag 9. desember 2003

Løsningsforslag til øving 4

Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: Onsdag 02. desember 2015 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Oppgaver til Dynamiske systemer 1

Oppgave 1 Forenklet modell av hjulopphenget Hjulopphenget er dimensjonert slik at polene til modellen blir 4± fjæra er da lik:

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

Eksamen i GEOF330 Dynamisk Oseanografi. Oppgave 1: Stående svingninger

x(t) = sin(1000t)+cos(1000t). Amplituden til det stasjonære utgangssignalet er da lik:

H Laplacetransformasjon, transientanalyse og Z- transformasjon

ESERO AKTIVITET BYGGING AV TRYKKLUFTRAKETT. Elevaktivitet. 6 år og oppover. Utviklet av

Kap 01 Enheter, fysiske størrelser og vektorer

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

Transkript:

Side av 7 NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under ekamen: Førteamanueni Knut Arne Strand Telefon: 73 59 34 6 EKSAMEN I FAG SIF 44 FYSIKK 3 Ondag. deember 998 kl. 9-3 Hjelpemidler: B Typegodkjent kalkulator, med tomt minne, i henhold til lite utarbeidet av NTNU K. Rottmann: Matematik formelamling Oppgave Vi kal i førte del av oppgaven (dv. i pkt. a og b) betrakte bølger om forplanter eg lang en uendelig lang treng med kontant gitt mae pr. lengdeenhet µ og kontant gitt nortramming F T. For både pkt. a og b antar vi at utvingene er tranverale og å må (og at vi eller har like forhold) at bølgeligningen: D( x, x D( x, = K () t gjelder. I ligning () er D ( x, tranveralt utving for et trengelement med poijon x ved tiden t. K = µ / FT er en kontant. a) Vi betrakter ført en harmonik vandrebølge bekrevet ved: D( x, = D co( k x ω t + ϕ) () I ligning () er D ( x, tranveralt utving om ovenfor, D er bølgen amplitude, k = π / der er bølgelengden, ω = πν der ν er frekvenen, og ϕ en vilkårlig faekontant. For frekven ν = 9, - er bølgelengden =, m. Finn faehatigheten!

Side av 7 Vi ogå at det at en harmonik vandrebølge med vilkårlig frekven ν oppfyller bølgeligningen (), medfører at: ω = kontant k dv. at vi ikke har diperjon! b) Vi betrakter å en bølgepul (om betår av mange frekvenkomponenter), om forplanter eg på trengen. Vil denne bølgepulen forandre form men den forplanter eg bortover trengen? Begrunn varet! Hva er tallverdien til gruppehatigheten for denne bølgepulen? Vi betrakter i reten av oppgaven ynlig ly om forplanter eg i gla med brytningindek gitt ved: n =,59 + 4,68 5 m (3) der er bølgelengden til lyet i vakuum (bølgelengde i glaet blir da g = / n ). Det kan da vie (numerik, kal ikke vie her) og her benytte om kjent, at diperjon-relajonen for ly i glaet da kan uttrykke ved: ω = k A + Bk (4) der 9 5 A = 5,3 m og B =,65 m. c) Finn faehatighet og gruppehatighet til grønt ly med bølgelengde = 5, nm om forplanter eg i glaet! d) En lypul med pektralfordeling om dekker hele det ynlige området ( = 4 nm = 7 nm) generere ved inngangen til en, m lang og rettlinjet tav av gla med brytningindek om gitt ovenfor. Vi antar at gla-taven har å tort tverrnitt at lyet i gla-taven forplanter eg tilnærmet rettlinjet uten reflekjoner. Finn forkjellen i ankomttid ved utgangen av gla-taven for det førte røde ly (med = 7, nm) og det førte fiolette ly (med = 4, nm)!

Side 3 av 7 Oppgitt I denne oppgaven nytter vi for lyhatigheten c i vakuum: c = 3, 8 m/ Gruppehatighet v g er definert ved: dω v g dk dω Merk at når vi har diperjon, må ta for aktuell k-verdi! dk Oppgave Vi kal i førte del av denne oppgaven betrakte en planbølge med ly (om er lineærpolarier om kommer inn mot en kjerm A med to palter S og S. Interferenmønteret dannet av lyet om paerer S og S blir regitrert på en kjerm B (om om nødvendig kan være uendelig tor) plaert en avtand fra A, om vit på figuren nedenfor. Innkommende planbølge r P S r + r d S y x A B

Side 4 av 7 Vi antar at paltene S og S er like og å male at hver av dem (i amvar med Huygen prinipp) er utgangpunktet for en bølge med en halvirkel om tverrnitt. Dv. vi antar at bølgene fra de to paltene er ylinderbølger og at paltene er å lange at vi ikke har problem med ende-effekter der vi oberverer lyfordelingen på kjermen B. I hele oppgaven kal vi altå bare regne på det om kjer i det tverrnitt om papirplanet repreenterer, der bølgene fra S og S har halvirkler om bølgefronter. Vi antar for hele oppgaven at >> d lik at lytrålen fra S til et punkt P på B kan betrakte å være parallell med lytrålen fra S til P (uavhengig P plaering). Vi antar videre for pkt. a, b, c og d: Avtanden d mellom entrum av paltene er 5 µm, og i tillegg for pkt. a og b: Det innkommende lyet er fulltendig koherent og har bølgelengde = 5 nm. a) Finn et uttrykk for de bøyningvinkler om gir makimum intenitet (dv. entrum i de lye interferentripene) uttrykt ved og d! Finn tallvar for die bøyningvinklene (med oppgitte tallverdier innatt for og d )! (Merk at det ikke er tillatt å nytte det om er oppgitt i pkt. b for å løe dette oppgavepunktet.) De elektrike feltene henholdvi fra palt S og fra palt S, kan i et punkt P på obervajonkjermen (dv. at lyet er bøyd vinkelen ) uttrykke ved: E [ kr ω ϕ ] = E co t [ k( r + r ω ϕ] E = E co ) t der k = π /, ω er vinkelfrekvenen, ϕ er en faekontant (om vi ikke har betem, r er avtanden fra S til P og r + r er avtanden fra S til P. E og E er avhengige av henholdvi r og r + r. I pkt. b kal vi imidlertid betrakte å må at vi med god tilnærmele for dette punktet kan ette: E E E = (uavhengig P plaering på kjermen B)

Side 5 av 7 b) Utled at lyet intenitetfordeling på obervajonkjermen i y-retning er gitt ved: I = I co δ der I er inteniteten til lyet bøyd vinkelen, I er inteniteten i foroverretning (dv. for = ) og δ = kd in! Kontrollér at det er amvar mellom dette reultatet og det du fikk i pkt. a! Vi antar nå for pkt. c og d at innkommende lytråle ikke er fulltendig koherent. Vi antar fortatt at den innkommende trålen er fulltendig koherent over hele tverrnittet før den kommer inn mot paltene (og for pkt. d før den kommer til glaplater om plaere foran S ). Men vi antar nå at frekvenbredden til det innkommende lyet er endelig og at innkommende ly har en endelig koherenlengde c lik 5 µm. (Dv. at derom en kjenner faen i et punkt på innkommende tråle, å kan faen prediktere med noenlunde ikkerhet 5 µm i trålen forplantningretning, men ikke veentlig lengre.) Middelbølgelengden m lar vi fortatt være 5 nm. c) Vil interferenmønteret på obervajonkjermen B være annerlede når c = 5 µm enn om c = (dv. fulltendig koheren)? Hvi ja, forklar kvalitativt hvordan det er annerlede og hvorfor! I pkt. d kal vi la palten S være tildekket av glaplater (bare én om gangen) av forkjellige tykkeler (glaplatene plaere foran S, dv. på den iden av kjermen A om vender mot lykilden) men S ikke er tildekket. Vi antar at ideflatene til glaplatene er parallelle med hverandre og fulltendig plane. Vi er bort fra diffrakjon pga. kanten av en glaplate mellom S og S. Brytningindeken for glaplatene anta å være,5 (vi antar at vi kan e bort fra diperjon). d) Hvordan blir interferenmønteret (om regitrere på kjermen B) ammenlignet med det uten glaplate foran S om glaplaten foran S har tykkele om nedenfor angitt? ) 5 nm ) nm 3) 3 µm 4) µm

Side 6 av 7 Vi betrakter nå i tedet en plan elektron- bølge om kommer inn mot paltekjermen om vit ovenfor for lybølger. Vi vil da (under tilvarende antageler om ovenfor) i punktet P på kjermen (tilvarende bøyning en vinkel ) ha: Ψ = Ψ + Ψ der Ψ er bølgefunkjonen fra palt S og Ψ bølgefunkjonen fra palt S. Merk at Ψ er bølgefunkjonen for ett elektron. Vi antar altå ogå her at >> d og videre at vi betrakter å må at vi med god tilnærmele kan ette at Ψ og Ψ har amme amplitude ψ. Vi har da: Ψ Ψ = ψ e = ψ e i[ kr ω t ϕ ] i[ k( r+ r) ω t ϕ ] der k = π / = p / D (med D = h / π og h = 6,66-34 J), ω = E tot / D, p er bevegelemengden og E tot er totalenergien til ett elektron, r er avtanden fra palt S til punktet P, r + r er avtanden fra palt S til punktet P, og ϕ er en faekontant. e) Finn Ψ om funkjon av δ = kd in! Hva er i dette ekperimentet den fyike tolkningen av Ψ (ifølge Max Born annynlighet-interpretajon)? Oppgitt Inteniteten for en periodik elektromagnetik bølge i vakuum er gitt ved: I = ε ce der E er det elektrike feltet til bølgen, E er E midlet over en periode, ε er permittiviteten i vakuum og c er lyhatigheten i vakuum. Derom E = E co( ω t + ϕ ) der ϕ ' er en kontant (dv. uavhengig har vi: ' E = E Når lyhatigheten i vakuum kalle c, å er lyhatigheten (dv. faehatigheten for ly) c i et toff med brytningindek n gitt ved c = c / n, og derom vakuumbølgelengden er, å er bølgelengden i toffet gitt ved = / n. co a + b a b a + cob = co co, + coa = co a

Side 7 av 7 Oppgave 3 Vi betrakter et muon om ifølge en obervatør i ro på jorda, danne, 4 m over jorda overflate. Vi antar at levetiden til dette muonet (dv. tiden det ekiterer før det deintegrerer) i et referaneytem der det er i ro, er, 6. I hele denne oppgaven er vi bort fra den akelerajonen jorda har. Vi antar altå at vi tivt fetet til jorda, har et koordinatytem om er inertialt. Vi antar videre at muonet å lenge det ekiterer, har kontant hatighet med kontant retning mot jorda entrum. Finn minimal hatighet (ifølge en obervatør i jorda referaneytem) om gjør muonet i tand til å nå fram til jorda overflate før det deintegrerer! Finn ogå lengden av jorda atmofære om muonet har paert (lik, 4 m i jorda referaneytem), i muonet referaneytem! Oppgitt Anta at tidintervallet mellom to hendeler målt i et referaneytem (inertialytem) der hendelene kjer i amme rompunkt, er t. Da vil en obervatør i et annet referaneytem (inertialytem) med kontant rettlinjet hatighet u i forhold til det førte, måle tidintervallet t gitt ved: t = t u / c mellom de amme to hendelene. Lyhatigheten c er gitt ved: c =,99795 8 m/ Anta at en måler lengden av et legeme i et referaneytem (inertialytem) der legemet er i ro, og finner lengden l. Da vil en obervatør i et referaneytem (inertialytem) med kontant rettlinjet hatighet u i forhold til det førte (u er antatt å ha amme retning om l ), måle lengden l gitt ved: l = l u / c