FYS2130 – Svingninger og bølger

Kort om emnet

Emnet gir en innføring i mekaniske og elektriske svingninger og en beskrivelse av relaterte fenomener som resonans. Emnet introduserer mekaniske og elektromagnetiske bølger, og utforsker forskjellige bølgefenomener som fase- og gruppehastighet, stående og vandrende bølger, koherens, diffraksjon og interferens, refleksjon, brytning, dispersjon og enkel geometrisk optikk. Beregninger gjøres både analytisk og numerisk, med bruk av Python. Kurset inkluderer en introduksjon til Fourieranalyse, og innføring i analyse av svingninger og bølger ved hjelp av Fourier- og Wavelet-transformasjoner. Et spesielt fokus vil være å anvende pensum på dagligdagse lyd-, lys- og vannfenomener.

Hva lærer du?

Etter å ha fullført emnet kan du:

• gjenkjenne og bruke en matematisk svingeligning og bølgeligning samt utlede disse ligningene for enkelte systemer, påpeke det begrensede gyldighetsområdet, vise til svært ulike løsninger av identiske svingeligninger på grunn av ulike initial- og randbetingelser.
• gjøre rede for hvordan flere bølger eller deler av bølger virker sammen og kunne beregne og analysere diffraksjons- og interferensfenomener, og kunne gjøre rede for betingelser for at slike fenomener skal kunne oppstå.
• kunne utlede en bølgebeskrivelse av lys fra Maxwells ligninger, betingelsene for dette, og hvordan polarisasjon påvirker en rekke hverdagsfenomener
• beskrive og beregne hva som skjer når bølger går fra ett medium til et annet, og kunne gjøre rede for dispersjon og gruppe- og fasehastighet.
• bruke regneregler innen geometrisk optikk, som linsemakerformelen, for å beskrive og forklare optiske instrumenter 
• bruke både analytisk matematikk og numeriske metoder ved beregninger knyttet til læringsmålene nevnt ovenfor.
• utføre frekvensanalyse av lydsignaler og andre tidsserier ved hjelp av diskret Fouriertransform (FFT)
• innhente opplysninger på egen hånd og søke hjelp fra andre for å kunne undersøke en problemstilling på en selvstending måte, der ikke alle opplysninger er gitt
• skrive et "Computational Essay", en grundig prosjektrapport som beskriver problemstilling, arbeidsmetoder, resultater og slutninger/konklusjoner på en klar måte.

Opptak til emnet

Studenter må hvert semester søke og få plass på undervisningen og melde seg til eksamen i Studentweb.

Spesielle opptakskrav

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse må du dekke spesielle opptakskrav.

Du må ha:

• Matematikk R1 (eller Matematikk S1 og S2) + R2

Og en av disse:

• Fysikk (1+2)
• Kjemi (1+2)
• Biologi (1+2)
• Informasjonsteknologi (1+2)
• Geofag (1+2)
• Teknologi og forskningslære (1+2)

De spesielle opptakskravene kan også dekkes med fag fra videregående opplæring før Kunnskapsløftet, eller på andre måter.

Anbefalte forkunnskaper

• MAT1100 – Kalkulus
• MAT1110 – Kalkulus og lineær algebra
• MAT1120 – Lineær algebra
• MAT-INF1100 – Modellering og beregninger
• IN1900 – Introduksjon i programmering for naturvitenskapelige anvendelser
• FYS-MEK1110 – Mekanikk
• FYS1120 – Elektromagnetisme

Overlappende emner

• 3 studiepoeng overlapp med FYS111.

Undervisning

Det er obligatorisk oppmøte til første forelesning og første gruppetime.

Du mister plassen på emnet dersom gyldig forfall til første forelesning og første gruppetime ikke er meldt til Fysisk institutt studieinfo@fys.uio.no før forelesningen/gruppetimen starter!

Emnet går over et helt semester med 9 timer undervisning per uke:

• 3 timer forelesning
• 2 timer gruppeundervisning
• 4 timer åpent regneverksted som inkluderer veiledning for computational essay

Emnet inkluderer følgende obligatoriske aktiviteter:

• 6 obligatoriske innleveringer
• Et selvstendig prosjekt som skal leveres som et "Computational essay"

Deltakelse i gruppetimene over hele semesteret (minst 70 % av gruppetimene) kan erstatte én obligatorisk innlevering. 

5 av 6 obligatoriske oppgaver (4 av 6 ved deltakelse på minimum 70 % av gruppetimene), samt computational essay, må være godkjent før avsluttende eksamen.

Reglement for obligatoriske innleveringer finner du her.

Eksamen

• Avsluttende skriftlig eksamen, 4 timer, som teller 100 % ved sensurering.

Dette emnet har obligatoriske øvelser som må være godkjent før avsluttende eksamen

Hjelpemidler til eksamen

• Læreboken i faget, A. I. Vistnes, "Physics of Oscillations and Waves: With use of Matlab and Python" vil være tilgjenglig som PDF-ressurs i Inspera-oppgavesettet. Merknad: Det er IKKE lov til å ta med boka fysisk, og bruke den istedet for PDFen i Inspera.
• 1 A4-ark med håndskrevne notater (kan beskrives på begge sider)
• Rottman: "Matematisk formelsamling"
• Øgrim og Lian eller Angell og Lian: "Fysiske størrelser og enheter"
• Godkjent kalkulator
• Linjal

Eksamensspråk

Eksamensoppgaven gis på norsk. Du kan besvare eksamenen på norsk, svensk, dansk eller engelsk.

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Det arrangeres utsatt eksamen i starten av neste semester for studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen.

Det arrangeres ny eksamen for studenter som ikke består ordinær eksamen.

Studenter som trekker seg under eksamen blir ikke tilbudt ny eksamen.

Mer om eksamen ved UiO

• Kildebruk og referanser
• Tilrettelegging på eksamen
• Trekk fra eksamen
• Syk på eksamen / utsatt eksamen
• Begrunnelse og klage
• Ta eksamen på nytt
• Fusk/forsøk på fusk

Andre veiledninger og ressurser finner du på fellessiden om eksamen ved UiO.