Bølgefysikk

Emnet inngår i ferdighetsstreng for numerisk og eksperimentell fysikk

Mekaniske svingninger, dempede svingninger, tvungne svingninger, resonans, Q-faktor.

Beskrivelse av bølgebevegelse, bølgeligningen m/generell løsning, harmoniske bølger.

Transversale og longitudinale mekaniske bølger, bølger på streng, lyd- (og trykk-) bølger i gasser og kondenserte medier. Bølgeenergi, tetthet og transport, bølgeimpuls. Grensebetingelser, refleksjon og transmisjon. Superposisjon, stående bølger, bølgepakker, dopplereffekt, sjokkbølger og sveving.

Flerdimensjonale bølger, planbølger, sfæriske bølger, kort om havbølger.

Elektromagnetiske bølger i vakuum. EM spektrum, Maxwells ligninger på differensialform, bølgeløsning til Maxwells ligninger. Energi og impuls, Poyntings vektor, elektromagnetisk stråling, oscillerende dipol, polarisasjon. Elektromagnetiske bølger i materie, grensebetingelser, refleksjon og transmisjon, refraksjon, Snells lov, Huygens’ prinsipp, interferens, diffraksjon.

Kunnskaper

Etter gjennomført emne har studenten:

• Grunnleggende forståelse av svingninger og bølger, inkludert hvordan disse beskrives matematisk
• Kjennskap til fundamentale lover og begreper innen bølgefysikk
• Lært å analysere ulike problemstillinger innen bølgefysikk
• Lært bruk av matematiske metoder som involverer differensial- og integralregning
• Kunnskap om bølgefysikkens betydning og kobling til andre grunnleggende områder av fysikk.

Ferdigheter

Studenten kan:

• Gjennomføre og analysere grunnleggende eksperimenter og målinger innen bølgefysikk
• Analysere problemstillinger innen bølgefysikk med IKT-baserte metoder
• Analysere ulike problemstillinger innen bølgefysikk ved bruk av matematiske metoder som involverer differensial- og integralregning.

Generell kompetanse

Studenten kan:

• Bruke kjente analytiske modeller på nye problemstillinger.
• Anvende matematiske metoder for løsning av praktiske problemer.

Emnet vil primært bidra til kompetanseområdene K1 (Vise fagkunnskap og faglig fundert perspektiv), K2 (Analyse av problemstillinger og systemer), K4 (Anvendelse av metoder og verktøy), K7 (Innhenting og kritisk vurdering av informasjon), K8 (Livslang læring).

Forelesninger, regneøvinger, labøvinger.

Studentenes forventede arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

Obligatoriske aktiviteter

• Numeriske øvinger
• Laboratorieøvinger