Fotonens harmoniska svängningsrörelse Flashcards
(20 cards)
Vad är fotonens svängning?
- Fotonen är en kvant av elektromagnetisk strålning
- Den rör sig i form av en elektrisk och magnetisk våg
- Elektromagnetiska svängningar är harmoniska
Vad är en harmonisk svängningsrörelse?
- Rörelse där objektet återgår till ursprungsläget efter varje cykel
- Upprepade svängningar runt ett jämviktsläge
- Kan beskrivas med sinus eller cosinus
Vad innebär det att fotonens svängning är harmonisk?
- Fotonens elektriska fält oscillerar periodiskt
- Fotonens energi och frekvens är kopplade
- Vågformen följer en sinuskurva
Hur beskrivs fotonens svängning matematiskt?
- Fotonens elektriska fält kan skrivas som E(t) = E₀ * cos(ωt + φ)
- E₀ = max amplitude
- ω = vinkelhastighet
- t = tid
- φ = fasvinkel
Vad är vinkelhastigheten (ω)?
- ω = 2π * f, där f är frekvensen
- Bestämmer hur snabbt fotonen oscillerar
- Mäts i radianer per sekund (rad/s)
Vad är fotonens frekvens?
- Frekvensen är antalet svängningar per sekund
- Relaterad till fotonens energi: E = h * f (h = Plancks konstant)
- Mäts i hertz (Hz)
Vad är fotonens energi?
- E = h * f, där h är Plancks konstant
- Energin är direkt kopplad till frekvensen
- Högre frekvens → högre energi
Vad är amplituden (E₀) i en harmonisk svängning?
- E₀ är den maximala värdet på fotonens elektriska fält
- Relaterad till ljusets intensitet
- Högre amplitud → starkare ljus
Vad innebär fasvinkeln (φ)?
- Bestämmer initialpositionen för svängningen vid t = 0
- Kan påverka resultatet vid interferens
- Mäter hur fotonens svängning är förskjuten
Vad är sambandet mellan fotonens energi och frekvens?
- Energi E = h * f, där h är Plancks konstant
- Högre frekvens → högre energi
- Lägre frekvens → lägre energi
Vad är en vågvektor (k)?
- k = 2π / λ, där λ är våglängden
- Relaterar till fotonens rumsvariation
- Bestämmer hur fotonens fas förändras i rymden
Hur kan vi koppla ihop fotonens energi och våglängd?
- E = h * c / λ, där c är ljusets hastighet
- Kortare våglängd → högre energi
- Längre våglängd → lägre energi
Vad är ljusets hastighet (c)?
- Ljusets hastighet i vakuum: c ≈ 3 x 10⁸ m/s
- Används för att beräkna fotonens energi och våglängd
- Fotoner rör sig med denna hastighet
Hur beskrivs fotonens harmoniska rörelse på en längre tidsskala?
- Fotonen oscillerar mellan positiv och negativ elektrisk fältstyrka
- Förändrar energi och intensitet beroende på fasförhållanden
- Vågen upprepas med samma periodiska mönster
Hur påverkar fotonens svängning interferens?
- När fotoner är i fas (samma svängningstid) sker konstruktiv interferens
- När fotoner är ur fas (olika svängningstider) sker destruktiv interferens
- Intensiteten beror på fasrelationen mellan vågorna
Vad är en fotonisk svängningens period?
- Perioden T är tidsintervallet mellan två svängningar
- T = 1 / f (f = frekvens)
- Högre frekvens → kortare period
Vad är sambandet mellan vågvektor och frekvens?
- ω = k * c, där ω är vinkelhastighet och k är vågvektor
- Kopplar rumsvariation och tidsvariation av fotonens svängning
Vad sker vid interferens av två fotoniska svängningar?
- Om två fotoniska svängningar är i fas, adderas deras amplituder (konstruktiv interferens)
- Om de är ur fas, subtraheras amplituderna (destruktiv interferens)
Vad är den totala energin för ett system med fotoner i harmonisk svängning?
- Total energi = kinetisk energi + potentiell energi
- För fotoner är energi direkt relaterad till frekvens och våglängd
Hur beskriver vi en foton med både position och svängning?
- Positionen beskrivs med en vågfunktion som beror på rummet
- Svängningen beskrivs med en tidsberoende funktion, t.ex. E(t) = E₀ * cos(ωt)
