FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Kursinformation 12 föreläsningar+ 7 räkneövningar Kursliterattur Feynman lectures on physics (vol III) Kvantfysikens principer (A. Karlhede et al.) från studentexpeditionen. Föreläsningsmaterial En tentamen FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Betygskriterier FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Kurshemsida http://www.physto.se/~milstead/teaching/2010/kvant2010.html Nyheter Gamla tentor+lösningar Kursinnehåll FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Föreläsning 1 Vad är kvantfysik ? Vågens egenskaper Diffraktion Materialet motsvarar kap. 4 i kompendiet FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Den klassiska fysiken Världen i början av 1900-talet Ljus är en elektromagnetisk våg Newtons lagar Allt kan mätas med oändlig noggrannhet Världen är ett deterministiskt system: - alla händelser i framtiden är förutbestämda Patentchef i US avgår för att ”there is nothing left to discover” Kvantfysik Dagens värld Ljus är en elektromagnetisk våg och en partikel Vissa kvantiteter kan aldrig mätas med oändlig noggrannhet Ingenting är förutbestämt - det finns sannolikheter för olika händelser att äga rum. De flesta Nobelprisen FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Vågor Våg = en störning som rör sig genom ett medium Betrakta två olika typer av vågor: Longitudinell våg Transversell våg y Ljudvåg Vågen rör sig i x-riktningen Partiklar oscillerar runt sina jämviktslägen. Vattenvåg Vågen rör sig i x-riktningen. Enskilda volymelement oscillerar runt sina jämviktslägen. x FK3002 Kvantfysikens grunder

Elektromagnetiska vågor En annan typ av transversell våg De tidigare exemplen visade vågor som propagerade genom ett medium (t.ex. luft, en sträng..). Störningen kunde betraktas som rörelsen av partiklarna och strängen. ”Störningen” hos en elektromagnetisk våg är storleken av ett elektriskt och magnetiskt fält. Störningen motsvarar inte partiklar som flyttar ”upp” och ”ner” utan fält. Fälten innehåller vågens energi. FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Vågformer Icke-harmonisk våg T.ex. en kort vågpuls som rör sig i i x-riktningen x Harmonisk våg T.ex. en utbredd fortskridande sinusvåg som rör sig i x-riktningen FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Att förstå sinusvågen A FK3002 Kvantfysikens grunder

Plana vågor och vågfronter FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Fasskillnad FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Fråga FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Interferens http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/waves/interference/waveInterference2/WaveInterference2.html FK3002 Kvantfysikens grunder

Superposition av sinusvågor FK3002 Kvantfysikens grunder

Vågor och energi y

FK3002 Kvantfysikens grunder Vågor och komplexa tal FK3002 Kvantfysikens grunder

Intensiteten av två interfererande vågor FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Cirkulära vågor k l k FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Huygens princip Varje punkt på en vågfront är en källa till en ny våg som utbreder sig sfäriskt. Efter en viss tid anges vågfrontens position av ytans tangent till de sekundära vågorna.   Ursprunglig vågfront ny vågfront ljusstrål Källa till nya cirkulära vågor Cirkulär våg Detta låter galet – kan vi testa idén ? FK3002 Kvantfysikens grunder

Diffraktion från en enkelspalt En plan våg träffar en spalt. En liten spalt kan betraktas som en rad källor till cirkulära vågor. Konstruktiv och destruktiv interferens observeras. Konstrutiv spalt Desstruktiv spaltbredd a cirkulära vågor Vattenvågor Plana vågor (t.ex. ljus,vatten) FK3002 Kvantfysikens grunder

Enkelspalt diffraktion skärm destruktiv interferens q plana vågor spaltbredd a konstruktiv interferens intensitet Spalten blir en källa till många cirkulära vågor spalten blir en källa till en cirkulär våg FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Vägar till punkt P Obs! Ritningen är inte skalenlig P P FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder P P FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Enkelspalt diffraktion skärm planar vågor l a FK3002 Kvantfysikens grunder

Diffraktion från en enkelspalt - intensitet y FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder Sammanfattning En våg En störning som rör sig genom ett medium Vågform Icke-harmonisk eller harmonisk (sinusvåg) Sinusvåg Y=Asin(kx-wt) A=amplitud, k=2p/l w=2pf Vågintenstitet I=|Y|2 Vågfront Linje där en våg har samma fas Huygens princip Varje punkt på en vågfront är en källa till en circukär väg. Superpositionsprincipen y1 =y1 +y1 +.. Diffraktion från en enkel och dubbelspalt Kan förstås som superposition av cirkulära vågor från en vågfront. FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder

FK3002 Kvantfysikens grunder