Modul 1 – Bølger, lys og lyd

Modul 1 – Bølger, lys og lyd
GSK fjernundervisning 2012-2013
1. Præsentation af kursister
Denne opgave er ikke fysik-faglig, men går ud på at komme i gang med Fronter, og
præsentere dig selv.
a) Grundlæggende informationer: Gå ind i fysikrummet på Fronter og vælg deltagerliste.
Skriv din e-mail i tilhørende felt (hvis du ikke allerede har gjort det). Desuden kan du
uploade et billede af dig selv. Det kan også være en pointe med at oplyse
mobilnummer, men det er op til dig selv.
b) Skriv i din aflevering lidt om dig selv, herunder hvad du skal bruge fysik B til og
hvorfor du vælger at tage det som fjernundervisning. Jeg vil efterfølgende samle alle
præsentationerne i et dokument.
2. Måling af bølgelængden af laserlys
Mål: At lære om en simpel metode til måling af bølgelængde af lys, og øve gitterligningen.
Nøglebegreber: Grundlæggende om bølger og gitterligningen.
Kilder: Noter om bølger, side 8-11 inklusiv eksempel. Filmen ”Dobbeltspalte og gitter”.
Figuren viser opstillingen. Laserlyset sendes i gennem et optisk gitter. Bag gitteret er der
konstruktiv interferens i de retninger, hvor man kan se lyspletter på den bagvedliggende
skærm. Disse retninger er bestemt af gitterligningen
.
For at måle afbøjningsvinklerne kan man måle afstanden fra gitter til skærm, og fra
centralpletten til pletterne til 1. og 2. orden, både på højre og venstre side. Situationen er som
på figuren nedenunder. Man måler afstanden
mellem de to 1. ordens pletter og
afstanden
mellem de to 2. ordens pletter. Derefter bestemmes de to afbøjningsvinkler
vha. tangens,
og
.
Side 1 af 4
Modul 1 – Bølger, lys og lyd
GSK fjernundervisning 2012-2013
I et forsøg er der brugt et gitter med 600 spalter pr. mm. Der er målt følgende afstande:
i meter
2
1,20
i meter
0,975
i meter
2,84
OBS!
 I opgaven bør du inddrage de formler der er relevante.
 Forklare i tilstrækkelig grad hvad du gør.
 I beregninger skal du anvende enheder og sørge for at enhederne stemmer (fx at længder
ikke det ene sted er i meter og det andet i centimeter).
 I facit afrundes til et antal betydende cifre som passer med opgaveteksten (dvs. 3 her).
a) Idet der er 600 spalter pr. mm, skal du vise at det svarer til at
b) Find afbøjningsvinklerne
og
nm.
vha. tangens.
c) Benyt gitterligningen til bestemmelse af bølgelængden for laserlyset. Brug både
målingen til 1. orden og målingen til 2. orden.
d) Kommenter eventuelle forskelle på de to resultater. Skal man forvente at 1. ordens
målingen og 2. ordens målingen giver den samme bølgelængde?
e) I forsøget har man målt
og
er pointen med at gøre det?
på trods af at man kun skal bruge
og
. Hvad
Side 2 af 4
Modul 1 – Bølger, lys og lyd
GSK fjernundervisning 2012-2013
3. Stående strengbølger og guitaren
Mål: At lære om resonansfrekvenserne for en guitar og bliver fortrolig med stående
bølger, herunder at kunne regne på de forskellige partialtoner.
Nøglebegreber: Bølgelængder og frekvenser for stående bølger på en streng der er
fastgjort i begge ender.
Kilder: Noter om bølger, side 11-13, inklusiv eksempel. Filmen ”Svingende streng”.
Tabellen viser, hvilke grundtoner (1. partialtoner) strengene på en korrekt stemt guitar
afgiver:
Tone
E
A
D
G
H
E1
Frekvens/Hz
82,4
110,0
146,8
196,0
246,9
329,6
a) Beregn frekvensen af de 3 første overtoner for alle strengene og sæt resultaterne i en
tabel. Marker (fx med en farve) hvor der er sammenfald mellem frekvenser i skemaet.
b) Hvis du har adgang til en guitar: Når der er sammenfald mellem forskellige strenges
toner (fx grundtonen for E1 og 3. overtone for E) kan den ene streng sætte den anden i
en svag svingning. Prøv og knipse E1-strengen, og efter et kort øjeblik at stoppe den
med fingeren. Lyt godt efter og mærk evt. med fingeren på E-strengen. Svinger Estrengen med? Er der andre strenge end E der bliver aktiveret?
c) Hvis strengene har længden 68 cm, find bølgelængden af strengenes grundtone. Beregn
herefter bølgefarten for de forskellige strenge.
d) Når man spiller på guitaren, ændrer man som bekendt strengenes toner ved at ændre
længden (presse strengene ned mod gribebrættet). Hvor meget skal E-strengen
forkortes, hvis dennes grundtone skal blive den samme som A-strengens?
4. Svingende luftsøjler og blæseinstrumenter
Mål: At lære om resonansfrekvenserne for åbne og halvåbne rør og bliver fortrolig med
stående bølger, herunder at kunne regne på de forskellige partialtoner.
Nøglebegreber: Bølgelængder og frekvenser for stående bølger i åbne og halvåbne rør.
Kilder: Noter om bølger, side 13-14, inklusiv eksempel. Filmen ”Toner på trompet og
fløjte”.
a) Et halvåbent rør har en effektiv længde på 1,10 m. Beregn bølgelængderne for de tre
første partialtoner.
b) Brug lydhastigheden i luft ved 20 °C samt bølgeformlen til bestemmelse af de tre
laveste resonansfrekvenser.
Side 3 af 4
Modul 1 – Bølger, lys og lyd
GSK fjernundervisning 2012-2013
Hvad der nu følger er en analyse af et spektrum for et blæseinstrument. Analysen foregår på
samme måde som i filmen ”Toner på trompet og fløjte”.
Figuren viser en Datalyseoptagelse af frekvensspektret for en saxofon. Bemærk at enheden af
frekvensen er
Hz eller kHz.
c) Forklar hvordan det kan konkluderes af spektret, at saxofonen virker som et åbent rør.
d) Aflæs så præcist som muligt frekvensen af de 10 synlige partialtoner og brug disse til at
bestemme en gennemsnitsværdi for grundtonens frekvens (fx aflæses at
hvilket giver værdien
for grundtonen, osv.)
e) I opgave d) har du fundet gennemsnitsværdien for grundtonen, ved at aflæse alle
tonerne. Denne værdi skal du nu bruge til beregning af den effektive længde af den
svingende luftsøjle (regn med at temperaturen er 20°C).
Når du nu er færdig med sættet, gå tilbage og se om du har husket at inddrage formler og
enheder, og om du har suppleret med forklarende tekst. Og om der er resultater som er
angivet med alt for mange betydende cifre.
5. Quiz om bølger
Quizzen handler om bølgelæren i bred forstand. Du får testet din viden i alle hjørner af
bølgelæren. For at tage quizzen følg linket på modul 1 – siden.
Side 4 af 4