ELO & Mikrobølger

 

Startside Grunnleggende fysikk Sensorteori Nye simuleringer Elektromagnetisme ELO & Mikrobølger M&I-EA/ED Fysikk FKI Animasjoner med oppgaver Diverse OMJ2

Våren 2013

Løsninger på oppgaver i tempoplanen:

Kap 21 ; Kap 22 ; Kap 23 ; Kap 35 ; Kap 38 ; Kap 39 ; Kap 42

Eksamensoppgaver:    2005 ; 2005 løsning ; 2006 ; 2006 løsning ; 2007 ; 2007 løsning ; 2008 ; 2008 løsning

                                      2010 ; 2010 løsning ; 2011 ; 2011 løsning ; 20122012 løsning

Formelsamling: Siste versjon

Resumé av pensum: Kap.21 Kap.22  Kap.23 Kap.35 Kap.38 Kap.39

 

Uke 2

Bølgenes gangforskjell.  Se virkningen gangforskjellen Dr

Styring av kildefase

Sveving, lyd

Interferens i vanntank. Forklar mønsteret ved å se på gangforskjell

Interferens i vanntank, men med bedre grafikk.

Youngs interferensforsøk. Alle anbefales til å teste ut denne!

Uke 3

Youngs interferensforsøk, intensitetsfordeling

Huygens prinsipp, planbølger

Huygens prinsipp, spaltåpning

Enkeltspaltdiffraksjon, resultat

Flere spalter, diffraksjon fra spaltene er tatt med i modellen

Diffraksjon, sirkulære åpninger

Intensitet, polarkoordinater

Lysbrytning:

Hvorfor brytes lys?  Lys endrer fart når det går inn i et nytt medium. Det har konsekvens for bølgefrontene.

Lysbrytning/totalrefleksjon.   Brytning av lys fra en lommelykt.

Uke 4

Linser, bildedanning:

Et enkelt kamera.   Hvorfor trenger vi egentlig linser for å skape bilder. Er ikke en åpning nok?

Linsetyper.   Hva er et brennpunkt, og hva bestemmer brennvidden (og hva er brennvidde for noe)?

Avbildning med linse.  Hva er et bildepunkt? Hva menes med reelt og virtuelt bilde?

Konstruksjon av bilder.  Hva menes med prinsipalstråler?

En Budda i linsa 1  konveks linse

En Budda i linsa 2  konkav linse

Uke 5

Polarisasjon:

Polarisasjon og lysintensitet (Malus lov)

Polarisasjon ved refleksjon

Polarisasjon, solnedgang

Termisk stråling:

Det elektromagnetiske spektrum, en oversikt

Hvordan lages et spektrum av stoff som stråler? Synlig område.

Flere eksempler på spektrum

Termisk stråling, Wikipedia (bilde)

Hva stråler mest, lyse eller mørke gjenstander?

Strålende katter. Katter fotografert med IR-kamera

Emisjonskoeffisienter

Planckkurven.  Intensitet som funksjon av bølgelengde, svart gjenstand

Uke 6

Litt kvantefysikk

Utladning av et elektroskop ved stråling

Den fotoelektriske effekt.

Emisjon av fotoner fra H. Energinivåskjema og bølgelengder.

Hydrogen. Eksitering av atomet  og emisjon av fotoner . Hvordan skjer eksiteringen? Hvor mange fotoner sendes ut?

En brifing på fasevinkler, viserdiagram og komplekse tall

Utladning av et elektroskop ved stråling

Den fotoelektriske effekt.

Uke 7

Repetisjon: Eksitering av atomer og stråling

Emisjon av fotoner fra H. Energinivåskjema og bølgelengder.

Hydrogen. Eksitering av atomet  og emisjon av fotoner . Hvordan skjer eksiteringen? Hvor mange fotoner sendes ut?

Pumping og stimulert emisjon (3 eller 4 nivå)

Pumping av rubinlaser med lys

Energier i He-Ne-laseren

Laserens virkemåte. Hva menes med stimulert emisjon? Hvorfor må vi ha speil?

Halvlederfysikk

Halvledere, en billedserie knyttet til utlevert kompendium

Uke 8

Eksamensoppgaver innenfor det pensum vi har til prøva i uke 8:

2012:    1b,c    3a,b    4    6

2011:    1a        2a,b    3    6

2010:    1          2        3      6

2008:    2          4

2007:    2           3a-d   

Lysforsterker:

Fotomultiplikator, ny type

Animasjon av lysforsterker

Kikkert med lysforsterking

Uke 10

Planbølge sett "fra siden"

Bølge på skrå

Stående bølger på streng

Elektrisk felt mot metall. Hva er randkravet?

EM- bølge mot metall. Viser bunner og topper

Alternativ animasjon (en metallplate)

Uke 11

Alternativ animasjon (en metallplate)

Alternativ animasjon (to metallflater)

Bølgen i y-z planet Viser den elektriske feltvektoren

EM-bølge mellom to metallplater. Viser topper og bunner

 

Innleveringsoppgaver

Uke 14

Fasestyrt radar: Grunnleggende idé (fra en vanntank)

Fasestyrt radar. Modell med bølgetopper (eventuelt vektorer)

Fasestyrt radar: Intensitetsgrafer

Fasestyrt radar, en javaapplet

Litt rep:

SWR, en animasjon

SWR, inne i en bølgeleder

Magnetron:

Hulrom, svingekrets, grunnlag for å forstå en magnetron

Magnetron, bl. annet med roterende "eker"

Eksempel på elektronbane

Stillbilde

Stillbilde, mer realistisk

Magnetron, strømmer rundt hulrom, stillbilde

Magnetron, strømmer rundt hulrom, animasjon

 

 

 

2012:

Uke 3

Uke 4

Prismer:

Et prisme som snur bildet

Porroprismer i kikkert. Snur bildet og forlenger lysgangen

Strålegang i porroprismer (dårlig figur, men den viser idéen)

Uke 5

Uke 6

Laseren

Laserprinsipper, PowerPoint

 

Uke 8

Hvordan ser en 3D-bølge ut (kun E)

Firkantet membran. Hva er randkravet?

Mer om firkantet membran

EM-bølge mellom to metallplater. Viser topper og bunner

Alternativ animasjon (to metallflater)

Bølgen i rommet Viser den elektriske feltvektoren

Bølgeleder med bølge. Kikk inn i en bølgeleder

Uke 10

Dispersjon betyr at ulike frekvenser har ulik bølgehastighet.

Se på den nederste grafen: Er vi nær cutoff, så går bølgen mye i sikk-sakk, som gir lav hastighet.

Uke 12

Fasestyrt radar, eksempler

Fasestyrt radar, java

Fasestyrt radar, hvordan ser bølgefrontene ut?

Uke 13

Hulrom, svingekrets, grunnlag for å forstå en magnetron

Magnetron, bl. annet med roterende "eker"

Eksempel på elektronbane

Stillbilde

Stillbilde, mer realistisk

Magnetron, strømmer rundt hulrom, stillbilde

Magnetron, strømmer rundt hulrom, animasjon

 

Til senere bruk:

Superposisjon av bølger, 1D og 2D

 

Uke 17

Repetisjon SWR

Grunnleggende

Kabel/impedanstilpassning

Facit Innleveringsoppgaver

 

Våren 2011

Uke 1

Kildens fase.  Se virkningen av fasen til kilden

Nyttig bruk av kildefase.

Youngs interferensforsøk  Lys gjennom to spalter

Youngs interferensforsøk, versjon 2. Velg Del 6

Uke 2

Interferensmønster, to kilder. Her: En vanntank, men samme prinsipp gjelder for elektromagnetiske bølger 

Diffraksjon med enkeltspalt. Intensitetsfordeling og viseraddisjon.

Huygens prinsipp 1.

Huygens prinsipp 2

Flere spalter, diffraksjon fra spaltene er tatt med i modellen

Diffraksjonsmønster for sirkulær åpning, diameter D

Uke 3

Mirage

Hvorfor brytes lys?  Lys endrer fart når det går inn i et nytt medium. Det har konsekvens for bølgefrontene.

Lysbrytning/totalrefleksjon.   Brytning av lys fra en lommelykt.

Uke 4

Et enkelt kamera.   Hvorfor trenger vi egentlig linser for å skape bilder. Er ikke en åpning nok?

Øyet og bildedanning

Linsetyper.   Hva er et brennpunkt, og hva bestemmer brennvidden (og hva er brennvidde for noe)?

Avbildning med linse.  Hva er et bildepunkt? Hva menes med reelt og virtuelt bilde?

Konstruksjon av bilder.  Hva menes med prinsipalstråler?

Uke 5

En polarisator(ute av drift jan 2012)

Polarisasjon og lysintensitet (Malus lov)

Polarisasjon ved refleksjon

Polarisasjon, solnedgang

Termisk stråling, Wikipedia (bilde)

Strålende katter. Katter fotografert med IR-kamera

Emisjonskoeffisienter

Uke 6

Planckkurven.  Intensitet som funksjon av bølgelengde, svart gjenstand

Kontinuerlig spektrum/linjespektrum

Atomære spektra, flere eksempler

Hvordan dannes linjene?

Utladning av et elektroskop ved stråling

Den fotoelektriske effekt.

Hydrogen. Eksitering av atomet  og emisjon av fotoner . Hvordan skjer eksiteringen? Hvor mange fotoner sendes ut?

Emisjon av fotoner fra H. Energinivåskjema og bølgelengder.

Uke 7

Laserens virkemåte. Hva menes med stimulert emisjon? Hvorfor må vi ha speil?

Laserprinsipper, PowerPoint

Halvledere, en billedserie knyttet til utlevert kompendium

Løsninger, Knight Kap 38, Kap 39, Kap 42

Uke 8

EM bølge langs en x-akse

Hvordan ser en 3D-bølge ut (kun E)

Elektromagnetisk bølge i koakskabel

Firkantet membran. Hva er randkravet?

Mer om firkantet membran

Elektrisk felt mot metall. Hva er randkravet?

Uke 10

EM- bølge mot metall. Viser bunner og topper

Alternativ animasjon (en metallplate)

EM-bølge mellom to metallplater. Viser topper og bunner

Alternativ animasjon (to metallflater)

Bølgen i y-z planet Viser den elektriske feltvektoren

Bølgen i rommet Viser den elektriske feltvektoren

Bølgeleder med bølge. Kikk inn i en bølgeleder

Uke 12

SWR, hva er det?

Fasestyrt radar. Se på stråling gjennom en åpning

Uke 13.

Magnetron, bl. annet med roterende "eker"

Stillbilde

 

 

 

 

 

 

 

Våren 2010

Uke 1

Interferens.

Interferenstest.

 Denne må alle ta innen mandag 11 jan 2010. 10 minutt!

Uke 2

Interferensmønster, to kilder.        Her kan du se virkningen av å endre fasen til en kilde (en vanntanksimulering) Klikk på vannbølgene!

Fasestyring (radar). Viser hovedidéen bak fasestyring

Youngs interferensforsøk  Lys gjennom to spalter

Uke 3

Diffraksjon med enkeltspalt. Intensitetsfordeling og viseraddisjon.

Huygens prinsipp 1.

Huygens prinsipp 2

Vanntank, tre ulike spaltåpninger

Diffraksjon, sirkulær åpning.

Brytning og refleksjon.

Lysbrytning/totalrefleksjon.   Brytning av lys fra en lommelykt.

Hvorfor brytes lys?  Lys endrer fart når det går inn i et nytt medium. Det har konsekvens for bølgefrontene.

Uke 4

Bildedanning/linser.

Et enkelt kamera.   Hvorfor trenger vi egentlig linser for å skape bilder. Er ikke en åpning nok?

Øyet og bildedanning

Linsetyper.   Hva er et brennpunkt, og hva bestemmer brennvidden (og hva er brennvidde for noe)?

Avbildning med linse.  Hva er et bildepunkt? Hva menes med reelt og virtuelt bilde?

Konstruksjon av bilder.  Hva menes med prinsipalstråler?

Uke 5

Termisk stråling, Wikipedia (bilde)

Tabeller emisjonskoeffisienter

Strålende katter. Katter fotografert med IR-kamera

Planckkurven.  Intensitet som funksjon av bølgelengde, svart gjenstand

Kontinuerlig spektrum/linjespektrum

Atomære spektra, flere eksempler

Hvordan dannes linjene?

Et lite sidesprang (og en nøtt). Forklar dette!  (Lenger nede på siden er en intensitetsgraf for en kvikksølvlampe)

Uke 6

Utladning av et elektroskop ved stråling

Den fotoelektriske effekt.

Atomfysikk

Hydrogen. Eksitering av atomet  og emisjon av fotoner . Hvordan skjer eksiteringen? Hvor mange fotoner sendes ut?

Emisjon av fotoner fra H. Energinivåskjema og bølgelengder.

Uke 7

Laserens virkemåte. Hva menes med stimulert emisjon? Hvorfor må vi ha speil?

Uke 10.

Elektromagnetiske bølger, betraktet som vektorfelt:

Vektorfelt langs ei linje i en planbølge. Hva er bølgens formel?

Bølge i koakskabel. Hvordan ser bølgen ut?

Bølger, 3D, hva slags koordinater trengs for å beskrive bølgen?

Hvordan ser en stående 3D bølge ut?

Stående bølger: Firkantet membran. Hvordan angies modus?

Modusblanding.

EM-bølge treffer en metallflate. Hva er randkravet?

Vandrebølge og stående bølge Prøv først med innfallsvinkel lik null

Elektromagnetisk bølge treffer metallflate. Superposisjon av innkommende bølge og reflektert bølge

Vandrebølge og stående bølge Prøv mange innfallsvinkler

Ulike modus i bølgeledere. Bølgelederen sett ovenfra, med toppen og bunner i vektorfeltet.

Ulike modus i bølgeledere. Vektorfelt, 3D

Finnes modus av typen TE1,1 ?

Uke 11

I bølgelederen er et elektrisk felt mellom parallelle metallplater. Kan det sammenlignes med en kondensator?

Bilder av modus: Alternativ framstilling

Uke 14

Forberedelse til mikrobølgelab:

SWR, hva er det?

Se på TE(1,0) modus. Velg ulike refleksjonskoeffisienter.

Magnetron:

Magnetron, animasjon og stillbilde

 

 

 

 

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Tidligere kurs

Uke 2 og 3 Anbefalte simuleringer:

Hvordan ser bølgene i en bølgeleder ut?

Hvordan blir bølgemønstret når en EM-bølge reflekteres fra en metallplate?

 

Grunnleggende modi i en bølgeleder.

Her er en simulering som inneholder alt om bølgeledere, også magnetfelt, ladninger og strømmer.

 

Uke 3/4

Å forstå hvordan to bølger overlagrer og danner en sumbølge er avgjørende for mye av det vi skal se på i dette kurset.
Ett av eksemplene var innmating av signal i en bølgeleder ved hjelp av en koakskabel. To størrelser er helt avgjørende:

Kildenes faser og avstanden mellom dem. Klikk her.

 

Uke 5

Her er fire illustrasjoner som gjelder radarlober/strålebredder:              A,        B,          C,           D,       

Uke 6

Interferensmønster, to kilder.        Her kan du se virkningen av å endre fasen til en kilde (en vanntanksimulering)

Fasestyrt radar.  Her kan du studere (ganske detaljert) prinsippene for en fasestyrt radar. Utstråling fra en, 9 eller 25 kilder.

Uke 7

Kapittel 33:

Lysbrytning/totalrefleksjon.   Brytning av lys fra en lommelykt.

Hvorfor brytes lys?  Lys endrer fart når det går inn i et nytt medium. Det har konsekvens for bølgefrontene.

Hva ser fisken?   Et problem for de oppegående .

Optisk fiber.  Hva har totalrefleksjon å gjøre med optiske fibre?

Optisk fiber med bøy. Forsiktig! Brytningslovene gjelder!

Kapittel 34:

Et enkelt kamera.   Hvorfor trenger vi egentlig linser for å skape bilder. Er ikke en åpning nok?

Linsetyper.   Hva er et brennpunkt, og hva bestemmer brennvidden (og hva er brennvidde for noe)?

Avbildning med linse.  Hva er et bildepunkt? Hva menes med reelt og virtuelt bilde?

Konstruksjon av bilder.  Hva menes med prinsipalstråler?

Uke 8

Kapittel 35

Youngs interferensforsøk.  Forklaringsmodell for interferens med dobbelspalt. Brukes også på gitter.

Uke 9

Kapittel 36

Huygens prinsipp.

Diffraksjon med enkeltspalt. Intensitetsfordeling og viseraddisjon.

Diffraksjonsmønster og oppløsningsevne. Hva betyr størrelsen på åpningen?

Rayleighs kriterium. Når flyter punkter sammen ved avbildning?

Diffraksjonsmønster og oppløsningsevne. Sammenligning mellom menneske, ørn og teleskop.

En digresjon: Interferens, tynne hinner. Hvorfor får vi et fargespill i oljeflekker etc. ?

Uke 10

Kap 38

Den fotoelektriske effekt.

Stråling fra H. Se både eksitering og lysemisjon.

Stråling fra H. Energinivåskjema og bølgelengder.

Uke 11

Planckkurven.  Intensitet som funksjon av bølgelengde, svart gjenstand

Strålende katter. Katter fotografert med IR-kamera