MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

Benzer belgeler
MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 8 Çözümler

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 3 Çözümler

Girişim; iki veya daha fazla dalganın üst üste binerek, yeni bir dalga şeklinde sonuç

DENEY 2. IŞIK TAYFI VE PRİZMANIN ÇÖZÜNÜRLÜK GÜCÜ

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

FİZ209A OPTİK LABORATUVARI DENEY KILAVUZU

Harici Fotoelektrik etki ve Planck sabiti deney seti

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 1 Salı, Mart 14, :00-12:30

İleri Diferansiyel Denklemler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

İleri Diferansiyel Denklemler

YILDIZLARIN HAREKETLERİ

- 1 - ŞUBAT KAMPI SINAVI-2000-I. Grup. 1. İçi dolu homojen R yarıçaplı bir top yatay bir eksen etrafında 0 açısal hızı R

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

8.02 Elektrik ve Manyetizma, Bahar 2002 Video Dersler Ders # 34

AST404 GÖZLEMSEL ASTRONOMİ HAFTALIK UYGULAMA DÖKÜMANI

AST202 Astronomi II. Doç. Dr. Tolgahan KILIÇOĞLU

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 2 Salı, Mart 14, :00-12:30

İleri Diferansiyel Denklemler

Şimdi de [ ] vektörünün ile gösterilen boyu veya büyüklüğü Pisagor. teoreminini iki kere kullanarak

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)


İleri Diferansiyel Denklemler

AKM 205 BÖLÜM 6 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

Ahenk (Koherans, uyum)

Dizi Antenler. Özdeş anten elemanlarından oluşan bir dizi antenin ışıma diyagramını belirleyen faktörler şunlardır.

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

İleri Diferansiyel Denklemler

Yıldızların uzaklıkları ve uzay hareketleri Zeki Aslan

8.04 Kuantum Fiziği Ders V ( ) 2. = dk φ k

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ SINIF DEĞERLENDİRME SINAVI

Soru-1) IŞIK TAYFI NEDİR?

HUYGENS İLKESİ ve KIRINIM

DENEY 7 DALGALI GERİLİM ÖLÇÜMLERİ - OSİLOSKOP

ψ( x)e ikx dx, φ( k)e ikx dx ψ( x) = 1 2π θ açısında, dθ ince halka genişliğinin katı açısı: A. Fiziksel sabitler ve dönüşüm çarpanları

İleri Diferansiyel Denklemler

AST404 GÖZLEMSEL ASTRONOMĐ ÇĐFT YILDIZLAR

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

İleri Diferansiyel Denklemler

YAVAŞ DEĞİŞEN ÜNİFORM OLMAYAN AKIM

İstatistiksel Mekanik I

Algoritmalar ve Programlama. DERS - 4 Yrd. Doç. Dr. Ahmet SERBES

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

HİDROLİK MAKİNALAR YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Modern Fizik (Fiz 206)

ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

GÖRÜNTÜ İŞLEME HAFTA 2 SAYISAL GÖRÜNTÜ TEMELLERİ

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Alıştırmalar 1. 1) Aşağıdaki diferansiyel denklemlerin mertebesini ve derecesini bulunuz. Bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirtiniz.

ASTROFİZİĞE GİRİŞ. Şekil 1. Elektromanyetik tayf türleri

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 2 Çözümler

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

X-Işınları. 5. Ders: X-ışını kırınımı. Numan Akdoğan.

İleri Diferansiyel Denklemler

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

KROMOSFERĠK YARI AKTĠF BĠR BÖLGEDE GÖZLENEN ĠNCE YAPILARDAKĠ PLAZMA HAREKETLERĠ

ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. BÖLÜM 7. Adi Diferansiyel Denklemlerin Sayısal Çözümü

Fizik 101: Ders 23 Gündem

BÖLÜM HARMONİK OSİLATÖR

AST202 Astronomi II. Arş. Gör. Dr. Tolgahan KILIÇOĞLU

Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür. U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]

tayf kara cisim ışınımına

AST404 GÖZLEMSEL ASTRONOMİ HAFTALIK UYGULAMA DÖKÜMANI

İleri Diferansiyel Denklemler

GÖKYÜZÜ GÖZLEM TEKNİKLERİ EMRAH KALEMCİ

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Kaynaklar Shepley L. Ross, Differential Equations (3rd Edition), 1984.

İleri Diferansiyel Denklemler

DALGALAR. Su Dalgaları

İşaret ve Sistemler. Ders 3: Periyodik İşaretlerin Frekans Spektrumu

Elektrik ve Magnetizma

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

h 7.1 p dalgaboyuna sahip bir dalga karakteri de taşır. De Broglie nin varsayımı fotonlar için,

X-IŞINLARI KIRINIM CİHAZI (XRD) ve KIRINIM YASASI SİNEM ÖZMEN HAKTAN TİMOÇİN

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

8.04 Kuantum Fiziği Ders VI

1.ÜNİTE MODERN ATOM TEORİSİ -2.BÖLÜM- ATOMUN KUANTUM MODELİ

ELASTİK DALGA TEORİSİ

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VIII ÇÖZÜMLER

DENEY 3. IŞIĞIN POLARİZASYONU. Amaç: - Analizörün pozisyonunun bir fonksiyonu olarak düzlem polarize ışığın yoğunluğunu ölçmek.

Bir algoritma aşağıdaki ğ dki özelliklere sahip komutların sonlu bir kümesidir.

x e göre türev y sabit kabul edilir. y ye göre türev x sabit kabul edilir.

Coulomb Kuvvet Kanunu H atomunda çekirdek ve elektron arasındaki F yi tanımlar.

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Transkript:

Adam S. Bolton bolton@mit.edu MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler 15 Mayıs 2002 Problem 11.1 Tek yarıkta kırınım. (Giancoli 36-9.) (a) Bir tek yarığın genişliğini iki katına çıkarırsanız, elektrik alan dalga genliği ekranın ortasında iki kat olacaktır. Ekranın ortasında ışık şiddeti ile orantılı olacağından, bir 4 çarpanı kadar artacaktır. (b) civarında şiddet keskin bir doruk yapacağından, enerji korunumu çiğnenir. Mesela, yarık genişliği iki katına çıktığı zaman ( dalgaboyu sabit tutulduğu zaman), ilk minimumun açısal konumunun ( edilmelidir. ile verilen) azalacağına dikkat Aşağıdaki θ ya karşı ın grafiği için durumu sergilemektedir. Herbir eğri için yayınlanan toplam güç, eğri altındaki alanla orantılıdır. eğrisi eğrisinden dört kat daha yüksek bir doruğa sahip olmasına rağmen, alttaki alan, eğrisi altındaki alanın iki katından daha fazla olduğu görülebilir. Bu enerji korunumu beklentisi ile uyuşmaktadır. Sayfa 1

Problem 11.2 Kırınım Ağları Fizik ve mum ışığı Ev deneyi II. (a) Yarık aralığı milimetredeki çizgi sayısının tersidir: (b) Bir kırınım ağından maksimumların açısal konumu Giancoli Denklemi (36-13) (s. 900) ile verilir: Kırmızı ve mavi ışığın birinci mertebe ( konumları: Ve birinci mertebe kırmızı ve mavi çizgiler arasındaki açı: (c) den büyük olamaz; bu nedenle verilen bir dalgaboyu ve aralığı için olası en yüksek mertebesi, en büyük tamsayıdır; öyleki hala e eşit veya den küçüktür. olduğundan kırmızı ve mavi ışıklar için, buluruz. (d) Sıfırıncı mertebeden spektrum beyazdır; o tüm renkleri ihtiva eder, açısal ayrılmamış. (e) Karanlık bir odada mum ışığını gözlediğimde kırmızı ve mavinin birinci dereceden maksimumlarını çok kolay görebilirim. Ayrıca ikinci derece mavi maksimumu da görebilirim (çok sönük olmasına rağmen). Bu (c) nin sonucuyla uyuşur. Sayfa 2

(f) inç için, inç bulurum. Bu birinci mertebe kırmızı maksimumu için verir. Bu tam değil, ama kabaca ona yakındır. Kırmızı olduğuna karar verdiğim renk muhtemelen dalga boylu turuncudur. (g) Burada anlaşılan iki farklı durumu göz önüne almalıyız. Işık kaynağının sağında gözüken yüksek mertebeden maksimumları gözlemlediğimizi varsayın. (i) durumunda kaynaktan uzakta sağ tarafta ve kaynağa doğru kırınım ağının sol tarafına hareket ettirerek düşey eksen etrafında bir açısı kadar ağı döndürürüz. (ii) durumunda kaynağın sağ tarafına doğru ve kaynaktan uzakta sol tarafa hareket ederiz. Işık kaynağı (yani sıfırıncı mertebeden maksimum) ve daha yüksek mertebeden maksimumlar arasındaki açıyı θ olarak alırız: Bu, bizim doğrudan gözlemlediğimiz açıdır. Ayrıca ağa göre kırılmış ışınların açısını φ olarak tanımlayalım. Yarık aralığı olsun. Bu durum aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. İlkönce (i) durumunu düşünün. Soldaki ışığa göre sağdaki ışık, ağın kaynak tarafında ve gözlemci tarafında diğer bir ilave bir yola sahiptir. Bu yüzden yapıcı girişimin koşulu (ve böylece bir maksimumun gözükmesi) olur. Bir sonraki durumu, (ii) durumunu düşünün. Şimdi sağdaki ışık hala gözlemci tarafında ilave bir yola sahipken soldaki ışık kaynak tarafında ilave yoluna sahiptir. Bir maksimumun gözükmesinin koşulu şimdi ) dır. Geometriden (i) durumunda ve (ii) durumunda sonucuna varırırız. (i) ve (ii) durumları için yapıcı girişim koşulu o zaman, Sayfa 3

olarak yeniden ifade edilebilir. Durum (i) yi pozitif değerlerine ve durum (ii) yi negatif değerlerine karşılık alırsak her iki koşul, durum (i) koşulu biçimini alır. Bu ifadenin çözümü, olur. Şimdi kırınım ağımız için bazı sayısal değerler alalım: alarak buluruz. nin fonksiyonu olarak yı çizersek (aşağıda gösterilmiştir) sıfırdan yi artırdığımızda, nın ilk önce hafifçe azaldığını sonra tekrar artmaya başladığını görürüz. dan negatif değerlerine doğru gittiğimizde nın aniden artar. Ayrıca de bir teklik (eşsizlik) olduğuna ve onun ötesinde ters sin fonksiyonunun 1 i geçtiğine ve birinci derece maksimumun artık olmadığına dikkat edilmelidir. Sayfa 4

Problem 11.3 Kırınım, girişim ve iki elemanlı girişimölçerlerin açısal çözünürlüğü. (a) Giancoli denklem (36-10) (s. 897), teleskopunun dalgaboyunda açısal çözünürlüğünü verir: çaplı bir tek radyo (b) Bir girişimölçer olarak çalışan bir çift teleskopun açısal çözünürlüğünü tayin etmek için, iki yarık deneyine bir benzetme yaparız. Açısal çözünürlük, Giancoli Deklem (36-9) (s.894) ile tanımlanan kırınım/girişim örneğinde ilk minimumun konumuna göre kurulacaktır. Etkin lik yarık genişliği, etkin lik yarık genişliğinden çok daha büyük olduğundan, bu ilk minimum sıfıra gittiğinde meydana gelecektir: çarpanı Küçük açılar için olduğundan, elde ederiz. Aşısal çözünürlük için büyük bir gelişme. Problem 11.4 Sesin yıkıcı girişimi. (Giancoli 36-55.) Işık dalgası yerine ses dalgası ile tek yarıkta kırınım problemini alarak bunu idealize edebiliriz. Yarık genişliğimiz ve dalga frekansımız dir. Sesin havadaki hızı için alacağız. Islık, kırınım deseninde (Giancoli Denklem (36-2), s889) minimumların açısal konumunda açıkça işitilmeyecektir: Bir çözüm veren sıfırdan farklı tek tamsayısı, dir ( olması gerektiğinden). Böylece ideal bir çözümde, Sayfa 5

derecede ıslık duyulmayacaktı. Problem 11.5 İnsan gözünün çözme (ayırma) gücü. (Giancoli 36-65.) 500 nm dalgaboyunda, insan gözünün (çapı 5,0 mm varsayılır) kırınım sınırı açısal çözünürlüğü, (a) Sadece kırınım etkisini düşünüldüğünde, insan gözü, kendisinden uzaklıkta bulunan ve aralarındaki uzaklığı yukarıdaki açısal çözünürlük sınırına eşit bir θ açısı oluşturduğu zaman bu iki farı güç bela ayırabilecektir. (b) Tekrar sadece kırınım etkisi göz önüne alındığında, insan gözünün seçebileceği minimum açısal yıldız ayrılması (1yaydakika derece) değerinin üzerinde olacaktır. Gözün gerçek açısal çüzünürlüğü, retinadaki ışıkalgılayıcılarının sonlu yoğunluğundan dolayı, kadardır. Gerçekte derslerde gösterildiği gibi, birçok öğrenci bile 1 yaydakikası aralıklı eşit şiddetli iki ışığı çözemez. Problem 11.6 Optik teleskopların çözme (ayırma) gücü. (a) (b) Derslerde tartışıldığı ve ayrıca Giancoli Örnek 36-5 (s. 897) de gösterildiği gibi, yer-tabanlı teleskopların açısal çözünürlüğü Yer in atmosferindeki hava akımından (turbülanstan) dolayı yaklaşık sınırlıdır. Sayfa 6

(c) Derslerde bahsedildiği gibi (bakınız Giancoli Örnek 36-5), Hubble Uzay Teleskobunun açısal çözünürlüğü atmosferik etkilerle değil kırınımla sınırlıdır. Bu yüzden dalga boyu için (a) şıkkındaki çözünürlüğüne sahiptir. (d) (önceki şıklara bakınız). Problem 11.7 Işığının Doppler kayması I. (Giancoli 37-56) Uzaklaşan kaynaklar için Doppler-kayması formülünü (Giancoli Denklem (37-15b), s. 943) bağıl uzaklaşma hızı için cebirsel olarak çözebiliriz: Bize verildiğinden, bulunur. Problem 11.8 Işığın Doppler kayması II. (Giancoli 37-56) ise olur. de birinci-mertebeden hassasiyet için çalışarak ve Giancoli Denklem (37-15a) (s. 943) ü kullanarak: Sayfa 7

elde edilebilir. SON Sayfa 8