FK3002 Kvantfysikens grunder

En presentation över ämnet: "FK3002 Kvantfysikens grunder"— Presentationens avskrift:

1 FK3002 Kvantfysikens grunder

2 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

3 FK3002 Kvantfysikens grunder
Betygskriterier FK3002 Kvantfysikens grunder

4 FK3002 Kvantfysikens grunder
Kurshemsida Nyheter Gamla tentor+lösningar Kursinnehåll FK3002 Kvantfysikens grunder

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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 FK3002 Kvantfysikens grunder
Att förstå sinusvågen A FK3002 Kvantfysikens grunder

11 Plana vågor och vågfronter
FK3002 Kvantfysikens grunder

12 FK3002 Kvantfysikens grunder
Fasskillnad FK3002 Kvantfysikens grunder

13 FK3002 Kvantfysikens grunder
Fråga FK3002 Kvantfysikens grunder

14 FK3002 Kvantfysikens grunder
Interferens FK3002 Kvantfysikens grunder

15 Superposition av sinusvågor
FK3002 Kvantfysikens grunder

16 Vågor och energi y

17 FK3002 Kvantfysikens grunder
Vågor och komplexa tal FK3002 Kvantfysikens grunder

18 Intensiteten av två interfererande vågor
FK3002 Kvantfysikens grunder

19 FK3002 Kvantfysikens grunder
Cirkulära vågor k l k FK3002 Kvantfysikens grunder

20 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

21 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

22 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

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

24 FK3002 Kvantfysikens grunder
P P FK3002 Kvantfysikens grunder

25 FK3002 Kvantfysikens grunder

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

27 Diffraktion från en enkelspalt - intensitet
y FK3002 Kvantfysikens grunder

28 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

29 FK3002 Kvantfysikens grunder

30 FK3002 Kvantfysikens grunder