Vågrörelselära och
optik (FYN040A)
Naturvetarprogrammet, T4 2002
Här införes fortlöpande ny information,
i omvänd tidsordning:
2002-05-27
Det har nu gått mer än 6 veckor sedan ordinära tentan. Sista chans
för att lämna in de extra uppgifterna för att höja betyget från
U till G är fredagen 7 juni klockan 13 i mitt postfack
3. våningen i Soliden.
2002-04-24
Alla tentor är nu färdigrättade. Tentorna finns på mitt kontor,
om ni vill se dem kan ni komme till mitt kontor. Är ni nöjda med
betyget kan ni ta med tentan efteråt. Om ungefär två veckor
lämnar jag kvarvarande tentor till studieexpeditinen.
Listan med betyg skickar
jag till studieexpeditionen, men listan finns också på dörren till
mitt kontor. De av er som fått 9 eller 9.5 poäng (dvs underkänd)
kan avtala att lämna in extra uppgifter till mig för att uppnå
10 poäng och därmed godkänd, som alternativ till
att delta i omtentan i maj.
2002-04-20
Jag hinnar tyvärr inte rätta alla tentor måndag (som annars
lovad). Jag är bortrest måndag+tisdag, ska försöka ha tentorna
klar onsdag.
2002-04-12
Kopia på lösningsskiss till tenta-uppgifterna kan hämtas
från mitt kontor (låda vid dörren) från ungefär kl. 14.30 idag.
Lösningsskissen kommer också att sättas upp på glasdörren vid
trapphuset någon gång i eftermiddag.
2002-04-11
"Tentan 12 april kommer att vara i rum TL2 kl. 8.45-13.45." ---
och sal TL2 ligger på Hörsalsvägen i HC huset (längst mot syd) i källaren.
Det finns också ingång från parkeringen.
2002-04-10
Tentan 12 april kommer att vara i rum TL2 kl. 8.45-13.45.
2002-04-04
Det finns möjlighet till att ställa frågor till text och
uppgifter onsdag 10 april kl 11-12 i konferensrummet i Soliden våning
3 (vid mitt kontor).
2002-03-21
Vi har flyttad undervisningen från 4 april till fredagen
5 april kl. 13-15 (se schemat) pga. tentan i el-fält kursen.
Dessutom flytter vi lokal 3 april och 8 april eftersom FL13 ska målas.
De tre kvarstående dubbellektioner är då: 3/4 10-12 FL12,
5/4 13-15 FL63, 8/4 13-15 FL62. Dessutom en timmes
möjlighet till frågor 2-3 dagar innan tentan.
Kommentar om höger/vänster-polarisering i cirkulär och
elliptisk polarisering: Det är inte viktigt för denna kurs
att kunna redogöra för hurvida en polarisering är
"höger" eller "vänster". Däremot måste ni
veta att det finns två olika riktninger, och vad som händer
om man t.ex. adderar ihop två stråler med olika
polarisations-riktninger.
De studenter som fortfarande inte har tagit "provtentan":
kontakta mig (schroder (at) fy.chalmers.se)
på e-post för att avtala tid för sista chans till
provtenta. Innan ni går till tentan 12 april måste ni
ha genomfört provtentan.
2002-03-07
Jag har uppdaterad sidan med rekommenderade
uppgifter, instuderingsschemat
('degradering' av vissa mindre delar av Hecht), och sidan med
beskrivande uppgifter.
2002-03-06
Denna vecka: interferens och diffraktion. Interferens
i filmer (simpel och multipel interferens) med beräkning av
transmitterade och/eller reflekterade intensiteten. Interferens
i dubbelspalt (Youngs försök) och N spalter. Skillnaden på Fresnel
diffraktion och Fraunhofer diffraktion. Fraunhofer diffraktion
för en spalt, och för N spalter (inkl. interferens).
Denna
applet
visar interferens och diffraktion. Om du väljer "pure n-slit" (och väljer bort
"pure single slit" och "complete pattern") ser du
interferens-mönstret, prova med 2 spalter (n=2) och flera spalter (inte
fler än 7 eller 8, eftersom upplösningen annars blir dålig), se att det
finns n-1 minima mellan varje par av principal-maximum. Se också hur
positionen av principala maxima ändras när du ändrar på
avståndet mellan spalterna (t.ex. d=2 till d=10), eller på våglängden.
Du kan välja om du
vill se intensiteten som funktion av vinkeln theta eller som funktion
av sin(theta) [ingen stor skillnad, eftersom theta är liten i
realistiska mätningar].
Samma applet kan visa diffraktion av en spalt. Välj då "pure single
slit" och välj bort "pure n-slit" och "complete pattern". Ändra på
spaltbredden (t.ex. a=1 till a=10), med våglängden 1. Till slut titta på
ett antal spalter med spaltbredd av betydelse. Välja "complete pattern"
och välja bort "pure n-slit". Prova med olika antal spalter (n=2 till n=8),
olika spaltbredder och olika spaltavstånd. Se om du kan identifiera
principal-maxima, om antalet principal-maxima mellan två diffraktionsminima
stämmer med teorin, om antalet interferensminima mellan två principal-maxima
stämmer med teorin, och se om du kan få fram "missing order" (se Hecht
figur 10.17 i 3. utgåvan eller figur 10.13 i 4. utgåvan, finns tyvärr inte
i Jönsson).
OBS: vid lektionerna använder jag "a" om spalt-avståndet och "b" om
spaltbredden, till skillnad från applet'en.
2002-03-04
Genom de senaste två veckorna har vi gått igenom
Evanescenta vågor (ytvågor vid total intern reflektion), geometrisk
optik: (tunna) sfäriska linser, sfärisk spegel
(tunna linser och
spegel). Därefter repetition av superposition av vågor, och mer om
superposition av EM-vågor och
stående vågor (en del av Hecht kap. 7 har vi redan läst
i Mellander's kompendium om mekaniska vågor). Sedan polarisation
(linjär, cirkulär, elliptisk) med metoder för polarisering av ljus.
I onsdags började vi på interferens, diskuterade villkor för interferens,
och lite om Young's dubbelspalt-försök. I dag måndag fortsätter vi med
interferens: mer om Young's försök, interferens i filmer, multipel reflektion...
2002-02-20
NB: Provtenta torsdag kl 9.00-12.00 i FL11.
2002-02-13
Idag delade jag ut OH-kopia av reflektionslagen och Snell's lag
härledd v.hj.a. Huygens princip.
Sedan först kort om randvillkor för E, B, H, och D fält vid en mellan-yta.
Härledning av Fresnel's lagar i EM-vågor-modellen (detaljerad för
polarisering vinkelrätt mot infallsplanet), jämförelse av randvillkor
för EM-fälter
med randvillkor för transmission/reflektion av mekaniska vågor.
Extern (n_i < n_t) och intern (n_i > n_t) reflektion.
Vi började också se på reflektions- och transmissionskoefficienternas
beroende på infallvinkeln, introducerade polarisationsvinkeln = Brewstervinkeln
vid vilken endast vinkelrätt polariserad ljus reflekteras (just för att
undvika att se reflektioner har vi polaroid-solglasögon som bara slipper
igenom ljus som är polariserad parallellt med infallsvinkeln!).
Idag började också laborationerna.
En interaktiv illustration av transmission med Huygens princip finns
här,
med möjlighet till att också se på mekaniska vägors
(här: ljudvågors) transmission. Vi såg tidigare på infallsvinkel null
för mekaniska vågor, i ovannämnda applet ser man på generell infallsvinkel.
Valet av "p-wave" eller "s-wave" för ljus
är valet mellan parallellt (p) och vinkelrätt (s) polariserad ljus.
Försök hitta Brewstervinkeln i alla ljus-kombinationerna ("light from
air to water" etc) och jämför med Fresnels lagar.
Bemärk att för ljus gäller att våghastigheten är större i luft
än i vatten (n_luft = 1.0003 < n_vatten=1.333),
medan för ljudvågor är våghastigheten mindre i luft (331 m/s) än
i vatten (1500 m/s). Det gör att från-luft-mot-vatten reflektion är
intern för ljus men extern för ljud.
Nästa föreläsningslektion (måndag) fortsätter vi med reflektion och
transmission. Kolla gärna en av dessa två applets om total
reflektion vid intern reflektion i förväg:
här eller
här.
Den applet som illustrerar
transmission
med Huygens princip illustrerar också total intern reflektion.
Välj "light from glass to air", "light from diamond to air" eller
"sound from air to water".
För ljud, bemärk att den kritiska vinkeln, där total intern reflektion
uppstår, bara är ungefär 13 grader för ljud mot vatten. Med andra ord,
ett argument mera mot att fiskarna hör att vi pratar om dem medan vi fiskar!
I morgon: räkneövningar (kl. 13-14 utan lärare, kl. 14-15 med lärare).
2002-02-12
Lab-PM till O7 delas ut onsdag; om du har O7-laborationen
13/2 eller 15/2 kan du hämta ditt ex. från mitt
kontor!
2002-02-11
Torsdag och måndag har vi sett på elektromagnetiska vågor,
fashastigheten och brytningsindexet i olika material och deras
frekvensberoende. Icke-resonant spridning ("Rayleigh spridning" om
partiklerna är mycket mindre än ljusets våglängd), resonant spridning
och absorption. Huygens princip om sekundärvågor, reflektion och transmission
vid en mellanyta dels med hjälp av Huygens princip och dels genom att
räkna på elektromagnetiska vågor (vi tog inte alla detaljer, Hecht har
mycket mer som är bättre att läsa själv). Därvid introducerade vi Snells lag
om sambandet mellan infallsvinkel och transmissionsvinkel beroende på
de två materialers brytningsindex.
I slutet av måndagslektionen gick jag snabbt igenom några av grunderna
för optik-laborationerna och angav vilka delar av Hecht som det är
bra att ha kollad innan laborationerna.
2002-02-06
Måndag såg vi på (den klassiska) dopplereffekten vid
rörlig
mottagare, och började på optiken med optikens historia.
Dessutom diskuterade vi olika situationer i geometrisk
(dvs strål-modell) optik vid hjälp av
23
små uppgifter författade av Björn Andersson och Frank Bach
på Institutionen för pedagogik och didaktik, GU.
Tisdag diskuterade vi Maxwell-ekvationerna i vakuum (sambandet mellan
det elektriska och magnetiska feltet) och hur man därifrån kan
härleda
vågekvationer för E och B-feltet med
våghastigheten c.
Jag argumenterade för att vågrörelsen i
E och B-feltet
måste vara en transversell vågrörelse, och att de
två vågrörelserna
är vinkelrätta mot varandra. En bra illustration av hur
E och B-feltet rör sig i elektromagnetisk strålning
ses i en
applet från National Taiwan Normal University.
Vi fortsatte sedan med brytningsindex, dess frekvensberoende,
och foton-, våg-, och strål-beskrivningen av ljuset.
2002-02-03
I veckan har vi räknad på reflektion och transmission av
mekaniska vågor, studerad
stående
vågor på sträng (och andra medier), superposition av vågor
(delvist Hecht kap. 7, och väldigt bra illustrerad i
denna
applet med standard-inställning) samt dopplereffekten för
rörlig
sändare. Dopplereffekten för
rörlig
mottagare
tar vi på måndag. Vi såg dessutom kvalitativt (inga beräkningar) på "ljud bang"
som t.ex. är illustrerad
här.
I den kommande vecka börjar vi på optiken.
2002-01-24
Vi härledde i dag fashastigheten
i gaser (longitudinella vågor)
och på strängar (transversella vågor). Dessutom
härledning av uttrycket för intensiteten av harmoniska
vågor och lite om ljud-intensitet och ljud-intensitetsnivå.
Jag visade upp två dator-"applets" som finns på internättet:
transversella
och longitudinella vågor, och
superposition
av två harmoniska vågor. Om ni i den sistnämda
"applet" tar samma period, c:a W1=W2=0.3 enheter, för båda
vågorna
kan ni genom att ändra på "Phi1" mellan 0 och 2pi
se hur fas-skillnaden mellan vågorna ger upphov till
förstärkning (medfas)
eller utsluckning (motfas)
eller något där imellan. Prova också olika amplituder.
Vi kommer att använda oss av denna applet (eller liknande)
med W1 ej lika med W2 när
vi sedan ska studera grupphastigheter etc. [Just när jag provade länken
i kväll kom jag inte igenom till Northwestern University. Ha tålamod!]
2002-01-22
Jag introducerade i dag den matematiska beskrivningen av harmonisk
svängning, och jag härledde fashastigheten i stavar
(longitudinella och transversella vågor).
Lab-grupperna kommer att bli indelade av Arne Nyberg, och är de samma
som till ED och Mi3 laborationerna.
NB: Jag delade ut nytt schema, som har med lektionen 3 april
och där två O7-labber har bytt tid (för att undvika att
lab-grupp 1 ska göra två laborationer samtidigt!).
Schemat
på nättet har också uppdaterats.
2002-01-21
Jag introducerade
kursen, och berättade om olika typer av vågor: mekaniska (ljud,
vattenvågor,
seismiska vågor, ...),
elektromagnetiska (ljus, radiovågor), och kvantmekaniska vågor.
Dessutom härledde vi vågekvationen i 1 dimension.
Lab-PM Ak2, O2, O4, och B.-E. Mellanders kompendium ("Mekaniska vågor")
säljas av
kursassistenten Per Magnelind.
Priset (inkl. gamla tentor, Lab-PM O7, mm som lämnas ut senare)
är 80 kronor.
2001-11-26
Kursen startar med en introduktionsföreläsning måndagen den
21 januari 2002 kl 13.15-15.00 i rum FL13
Tillbaka till:
Reviderad av
Elsebeth Schröder, schroder (at) fy.chalmers.se