F0005T Tentamensdatum: 2012 - 08 - 31 Skrivtid: 09:00
Teknikvetenskap och matematik Tentamen i: Kurskod: Tentamensdatum: Skrivtid: Antal uppgifter: Jourhavande l¨ arare: Examinator: Till˚ atna hj¨ alpmedel: Krav f¨ or godk¨ ant: Resultat klart: ¨ Ovriga anvisningar: Fysik 2 F0005T 2012 - 08 - 31 09:00 - 14:00 6 Erik Olsson Tel:070 255 8610 Erik Olsson Physics Handbook Till¨ agg till Physics Handbook R¨ aknedosa 9 po¨ ang av 18 m¨ojliga Senast 21 september Inga anteckningar f˚ ar finnas i Physics Handbook Definiera beteckningar, ange m¨atetalens enheter och motivera antaganden och approximationer. Redovisa tankeg˚ angar i detalj och ange vilka lagar som anv¨ants vid uppst¨allandet av matematiska uttryck. Presentera l¨osningarna s˚ a att de blir l¨atta att f¨olja. 1. En uppsp¨ and str¨ ang exciteras s˚ a att en st˚ aende v˚ ag uppst˚ ar. Figuren visar en ¨ ogonblicksbild av den st˚ aende v˚ agen vid tv˚ a olika tidpunkter. D˚ a bilderna ¨ ar tagna ¨ ar partikelhastigheten vp = 0 f¨or alla punkter p˚ a str¨angen. Skillnaden mellan tidpunkterna ¨ar 0.705ms vilket ¨ar en kortare tid ¨an periodtiden. Str¨ angen har en diameter p˚ a 0.750mm. a) Best¨ am v˚ agens v˚ agl¨angd och frekvens. (0.5p) b) Vid vilka l¨ agre frekvenser kan en st˚ aende v˚ ag uppst˚ a? (1p) 1 c) Vilken densitet har str¨angen?(1.5p) 2. Tre h¨ ogtalare med samma effekt och kopplade till en och samma tongenerator ¨ ar placerade l¨ angs y-axeln och s¨ander ut lika mycket ljud i alla riktningar. Avst˚ anden a och b ¨ar i samma storleksordning som ljudets v˚ agl¨ angd. a) Punkten P befinner sig p˚ a ett avst˚ and L >> a fr˚ an h¨ogtalarna l¨angs xaxeln. Om endast en h¨ogtalare a¨r inkopplad a¨r intensiteten i punkten P 15.0mW/m2 . Vilken a¨r den totala intensiteten i den punkten n¨ar alla tre h¨ ogtalarna a¨r inkopplade? (1.5p) b) Om avst˚ andet a = λ/4, vilket ¨ar det minsta avst˚ andet b som ger max intensitet l¨ angs y-axeln p˚ a ett avst˚ and L? (1.5p) 3. Kalle vill ta reda p˚ a vilket brytningsindex hans f¨onsterglas har genom att best¨ amma Brewstervinkeln. Till sin hj¨alp har han en laserpekare som avger opolariserat ljus p˚ a 10.0mW, en polaroid, en gradskiva och diverse h˚ allare f¨ or montering. Han monterar laserpekaren p˚ a en vridbar h˚ allare tillsammans med gradskivan s˚ a att lasern kan rotera i vertikalplanet. Kalle placerar sin polaroid mellan lasern och f¨onstret f¨or att se vid vilken infallsvinkel som inget av det infallande ljuset reflekteras. a) Ska Kalles polaroid sl¨appa igenom ljus polariserat i vertikalled eller horisontalled? Motivera ditt svar. (0.5p) b) Om det reflekterade ljuset f¨orsvinner vid infallsvinkeln 56.5 grader, vilket ¨ ar glasets brytningsindex? (1p) c) Om Kalle tar bort polaroiden, vilken effekt har det reflekterade ljuset vid Brewstervinkeln? (1.5p) 2 4. En stj¨ arna med en diameter p˚ a 1.2Gm har den spektrala emittansen enligt figuren. En satellit med solpaneler p˚ a 30m2 och en verkningsgrad p˚ a 20% befinner sig 150Gm fr˚ an stj¨arnan. Vilken effekt produceras av solpanelerna om vi enbart tar h¨ ansyn till den aktuella stj¨arnan? (3p) 5. En elektron f˚ angad i en endimensionell l˚ adpotential befinner sig i ett tillst˚ and givet av figuren. L˚ adans l¨angd ¨ar L=0.75nm. a) Ber¨ akna elektronens de Broglie v˚ agl¨angd med hj¨alp av uttrycket f¨or l˚ adpotentialens energiniv˚ aer. (1p) b) Elektronen ˚ aterg˚ ar till grundtillst˚ andet genom att emittera en foton. Om den fotonen tr¨ affar en aluminiumyta frig¨ors en elektron. Vilken ar den kortaste m¨ ojliga de Broglie v˚ agl¨angd du kan f¨orv¨anta dig att ¨ den elektronen har? (2p) 6. a) Ber¨ akna densiteten f¨ or koppar med utifr˚ an k¨annedom om atommassan och kristallstrukturen. (1.5p) b) Ber¨ akna avst˚ andet mellan atomk¨arnorna f¨or natrium. (1.5p) 3
© Copyright 2024