Bølger Flashcards
Bølger, gitterligningen, laser, bølgeligningen, diffraktion, refleksion, Huygens, regnbuen
Lys fra Solen rammer kvartsglas med en vinkel på 15 grader ifht. normalen. Hvad bliver brydningsvinklen ifht. normalen?
Brydningsindekset for glas er 1,4 og i luft 1,000. For små vinkler er “sin i” det samme som i, målt i radianer. Derfor bliver brydningsvinklen 40% mindre (n = 1,4). b = 9 grader.
Hvad er et “EM spektrum”?
E.M. = Det Elektro-Magnetiske spektrum.
Det er alle former for lys fra gamma- til radiostråling.
Gammastråling har højest frekvens og derfor højest energi: E = h • f, hvor h er plancks konstant.
En guitar streng er 0,51 meter. Hvad er bølgelængden af anden overtone?
1,5 gange kortere. 0,34 m med ABC = 2.
Hvad svarer vinklen 20 grader til i radianer?
20 grader er en niendedel af 180 grader. Og 180 grader svarer til pi radianer. 20 grader = pi / 9 rad. = 0,35 rad.
Når et søm varmes op med en bunsenbrænder lyser sømmet først orange, senere hvidt. Hvorfor?
Den varme flamme får jernatomerne i sømmet til at vibrere hurtigere og hurtigere. Vibrationerne giver først udsendelse af infrarød varmestråling - og når det er varmt nok - desuden synligt lys.
Afstanden mellem bølgetop og bølgedal er 0,75 m. Hvad er bølgelængden?
1,5 m.
a er vinklen til n’te orden. n er orden-nummer (0, 1, 2, …).
λ er bølgelængden i nm.
d er gitterkonstanten i nm.
Hvad hedder gitterligningen?
For n‘te orden er vinklen:
sin θn = n • λ / d.
Hvilke frekvenser kan mennesker høre?
Fra f = 20 Hz til f = 20 kHz.
Hvis et optisk gitter har 100,0 linjer per mm, hvad er så gitterkonstanten, d?
En millimeter er 0,001 m.
Afstanden mellem åbningerne er 100,0 gange mindre:
d = 0,001 m / 100,0 = 10000 nm.
Dette svarer til omkring 20 gange længere end bølgelængden af synligt lys.
I øvelokalet høres en overtone med f = 1440 Hz.
Hvad er bølgelængden?
Bølgeligningen giver: λ = v / f
λ = 340 m/s / 1440 Hz = 0,24 m
ABC et 2 fordi temperaturen er ukendt; derfor er lydens hastighed ret usikker.
Et optisk gitter har 300 linjer per millimeter.
Hvor mange linjer har gitteret per meter?
1 m er 1000 gange længere en 1 mm.
300 pr. mm bliver til… Tre hundrede tusind pr. meter.
Rødt laserlys fra en helium-neon sendes mod et optisk gitter.
Hvad er bølgelængden af lyset?
λ = 633 nm.
Hvis en bølge har frekvens 2,0 Hz hvad er perioden så?
T = 1 / f = 0,50 s.
En guitar streng er 0,50 meter. Hvad er bølgelængden af grundtonen?
λ = 1 m.
Hvilken type lys fra solen kan opvarme Jordens overflade og atmosfære?
IR, altså den infrarøde varmestråling.
Hvilke bølgelængder kan menneskets øje se?
λ = 400-700 nm.
Spænding og tykkelse afgør bølgehastigheden på strenginstrumenters strenge.
Hvad bliver frekvensen f, hvis S fordobles og tykkelsen er den samme?
v bliver kvadratrod 2 større.
Bølgeligningen: v = λ • f.
λ er uændret, men v og f vokser begge med 40%.
Når v er 1,4 gange større, giver det 40% højere frekvens.
Hvad er en tværbølge?
En bølge hvis udsving går vinkelret på udbredelsesretningen.
Hvad svarer vinklen 90 grader til i radianer?
Omregning fra radianer til grader. Enhedscirklens omkreds er 2 π eller 360o:
2 π radianer = 360o.
Derfor bliver vinklen 90o omreget til radianer:
90o = (2 π / 4) rad. = π /2 rad. ≈ 1,57 rad.
Tegn + Beregn:
En guitarstreng er 0,42 meter lang.
Hvad er bølgelængden af anden overtone?
Hjælp: Grundtonen er partialtone n = 1 og har λ = 0,82 m.
Hjælp: Grundtonen består af én halvbølge.
- λ = (0,42 m) / 1,5
- λ = 0,28 m
Første overtone består af to halvbølger. Derfor er bølgelængden 0,42 m.
Anden overtone består af tre halvbølger. Derfor er bølgelængden to-tredjedele af strengens længde.
Lys fra Solen rammer havet med en vinkel på 20 grader ifht. normalen.
Hvad bliver brydningsvinklen ifht. normalen?
Brydningsindekset for vand er 1,3 og i luft 1,000.
For små vinkler er “sin i” det samme som i, målt i radianer.
Derfor bliver brydningsvinklen 30% mindre (n = 1,3).
b = 0,7 ⋅ 20o = 14o.
Hvad er bølgehastigheden for lyd i jordens atmosfære?
v = 340 m/s
Den præcise værdi afhænger lidt af temperaturen.
En guitar streng er 0,45 meter. Hvad er bølgelængden af grundtonen?
λ = 0,90 m.
Et gitter har 1200 riller per millimeter. Hvor mange riller er det per meter?
1 m er 1000 gange længere en 1 mm.
1200 pr. mm bliver til…
En komma to millioner riller pr. meter.
Du måler vinklen 19,0 grader for første ordens-prikken i et forsøg med gitter og laserpen.
Gitter konstanten er 1667 nm.
Hvad er bølgelængden?
Gitterligningen: λ = sin (a) • d / n.
- a* = 19,0o = 0,332 rad.
- d* = 1667 nm og n = 1.
- λ* = 543 nm.
Hvad er en stående bølge?
En bølge med et bestemt antal knudepunkter, som ikke flytter sig.
Eksempelvis en slinkyfjeder som holdes i hænderne og svinges op/ned.
Knudepunkterne er ved hænderne.
To bølgeimpulser mødes.
Amplituden er 0,50 mm og 1,6 mm.
Hvad bliver amplituden ved konstruktiv interferens?
A = 2,1 mm.
Du måler vinklen 11,0 grader for første ordens-prikken i et forsøg med gitter og laserpen. Gitter konstanten er 3333 nm. Hvad er bølgelængden?
Gitterligningen: λ = sin (a) • d / n.
- a* = 11,0o= 0,192 rad.
- d* = 3333 nm og n = 1.
Bølgelængden bliver derfor: λ = 636 nm.
Hvorfor kan fleste dyr på jorden se lys mellem 400-700 nm?
Fordi solen udsender det meste af sit lys i dette bølgelængdeområde.
Evolutionen af dyr har optimeret synet til disse bølger.
I musiklokalet høres kammertonen med f = 440 Hz.
Hvad er bølgelængden?
Bølgeligningen hedder:
- λ = v / f*
- λ* = (340 m/s) / 440 Hz = 0,77 m
ABC er to fordi temperaturen er ukendt.
Hvorfor ses den blå farve tættest på 0. orden?
Blå har den mindste vinkel pga. gitterligningen for 1. orden:
sin a = λ / d
For små vinkler er sin a = a, så derfor:
a = λ / d
Når lambda er mindst (blåt lys) er vinklen a også mindst!
Hvad går forsøget på tegningen ud på?
At måle bølgelængden af laserlyset.
Der anvendet et optisk gitter, en laser og et målebånd.
Vinklerne til 1. og 2. orden bestemmes ved at måle afstandene i de retvinklede trekanter.
Vha. gitterligningen, kan λ bestemmes.
Hvad peger fingeren på?
Diffrationsmønsterets tredie orden.
Den prik, som lyser kraftigst, er nulte orden.
Hvor mange nanometer er 0,000001667 meter?
1667 nm.
A.B.C. er fire.
Hvorfor ses regnbuen i en CD eller DVD?
Der er en masse riller i overfladen, hvor data om musik eller film er gemt.
Når lys rammer overfladen, fungerer rillerne som et gitter.
Hvad ses her?
Det er billedet af hvidt lys, som
er blevet sendt mod et optisk gitter.
Man ser nulte orden i midten, stadig som hvidt lys.
I første orden ses alle synlige bølgelængder.
Først blå, grøn og til sidst rød.
Hvorfor ses den røde farve yderst til højre?
Rød har størst vinkel p.g.a. gitterligningen for 1. orden:
sin a = λ / d
For små vinkler er sin a = a, så derfor:
a = λ / d
Når lambda vokser, vokser vinklen a også!
Hvad peger fingeren på?
Diffrationsmønsterets anden orden.
Den prik, som lyser kraftigst, er nulte orden.
Kælken glider let på sneen.
Om lidt rammer den asfalten.
Hvad sker der?
Den højre mede rammer asfalten først:
Den højre medes hastighed falder derfor drastisk.
Kælken drejer lidt med højre.
Hvad siger Huygens princip?
Alle bølger kan beskrives som udbredelsen af ringbølger.
Hvilken “princip” er vist på billedet?
Huygens princip.
Ringbølger udbreder sig fra de seks gule punkter.
