Deltentamen i Fysik för Ingenjörer 1 delB (I1): Vågrörelselära och modern fysik

Tid och plats: Tisdagen den 19/8 2003 kl 14.15 -18.15 i V-huset

Examinator: Erik Fridell tel 031-7723372, 0703-987196

Hjälpmedel: Typgodkänd räknedosa och utdelad formelsamling

Bedömning: Uppgifterna ger tillsammans högst 60 poäng. Poäng från inlämningsuppgifter adderas till tentamenspoängen. För godkänt krävs minst 30 poäng, för betyg 4 krävs 40 poäng och för betyg 5 krävs 50 poäng. Betyget i hela kursen fås sedan genom addition av resultaten på del A (mekanik) och del B. Betygsgränserna adderas också, dock krävs godkänt på respektive del.

Lösningar: Anslås omedelbart efter tentan

Rättningsprotokoll: Anslås senast 9 september 2003.

Rättningsgranskning: Tisdagen den 16 september 2003, kl 12-13 i rum 3025, 3e våningen Forskarhus 1, Kemi.

 

 

1.

a) I en viss koaxialkabel fås en dämpning av 21 dB per 100 m för en frekvens på 160 mHz. En 17 m lång sådan kabel används koppla en 25 W radiosändare som arbetar vid 160 mHz till en antenn. Hur stor effekt når antennen?                                                                            5p

 

b) Person A pratar med en ljudintensitetsnivå på 45 dB på ett avstånd av 1 m från A. Hur långt bort kan personen höras, om hörbarhetsgränsen ligger vid 20 dB?           5p

 

 

2.

a) Antag att en fri elektron och en fri proton bildar en väteatom och att vid processen frigörs en enda foton. Vilken frekvens får fotonen?                                               5p

 

b) Elektronen i en väteatom har i grundtillståndet vågfunktionen

 

 

där r är avståndet till kärnan, a Bohr-radien och N en normeringskonstant. Beräkna det mest sannolika värdet på r.                                                                                         5p

 

 

 

 

 

3.

a) Förklara vad Einsteins speciella relativitetsteori får för konsekvenser avseende ett föremåls längd och tiden mellan två händelser. Beskriv hur detta uppfattas av observatörer i olika referenssystem som rör sej med hög hastighet relativt varandra.                                            4p

 

b) En observatör i referensram S ser en explosion vid x1 = 480 m. En andra explosion inträffar 5 ms senare vid x2 = 1200m. I referensram S’, som rör längs x-axeln mot högre x-värden, inträffar explosionerna vid samma punkt i rummet. Vad är tidsskillnaden mellan explosionerna som den mäts i S’?                                                                      6p

 

 

4.

När kan stående vågor uppstå?

 

Beskriv hur detta går till matematiskt för harmoniska vågor. Förklara hur man ser att resultatet är en stående våg.

 

Vad menas med nod och antinod? Visa med figur.

 

Diskutera energitransport i en stående våg.

                                                                                                                                   10p

 

 

5.

Text Box: xOmedelbart bakom den ena spalten i Youngs försöksuppställning inskjuts en platta av genomskinligt material, vars brytningsindex är 1,58. Därvid förskjutes interferensmönstret 600 fransavstånd. Beräkna plattans tjocklek om våglängden hos det använda ljuset är 589 nm.

                                                                                                                                   10p

 

6.

En partikel med massa m befinner sej i en potentiallåda med bredden 2L. Potentiella energin kan betraktas som oändligt stor för x < -L och för x > L. I regionen –L < x < L ges potentiella energin av uttrycket:

         

 

Vidare så befinner sej partikeln i ett stationärt tillstånd som beskrivs av vågfunktionen

för –L < x < L och  för övriga värden på x.

a) Beräkna partikelns energi uttryckt i , m och L.                                                       5p

b) Visa att .                                                                                              5p