Sterrenkunde en optica

Bekijk rooster Print deze pagina

Cursusdoel

Theorie gedeelte:
1. Je kunt de ééndimensionale golfvergelijking afleiden en oplossen voor mechanische golven in snaren en gassen. Begrippen als superpositie, frequentie, golflengte, golfgetal, amplitude en fase zijn na deze cursus helder.
2. Je kunt voor snaren en gassen berekeningen uitvoeren aan energie en vermogen, reflectie en transmissie bij mediumovergangen, en staande-golfsituaties.
3. Je kent de Maxwellvergelijkingen, kunt uit deze vergelijkingen de driedimensionale golfvergelijking voor elektromagnetische golven afleiden, en kunt deze golfvergelijking oplossen. Je kunt werken met vlakke-golf- en bolgolf-oplossingen. Je kunt afleiden hoe de elektrische en magnetische velden aan elkaar gerelateerd zijn en de intensiteit berekenen uit deze velden.
4. Je kent het begrip brekingsindex, weet hoe het reële en het imaginaire deel van de brekingsindex de voortplanting van licht bepalen en je weet globaal hoe de brekingsindex volgt uit de elektronische eigenschappen in diëlektrica en metalen. Je kent het begrip dispersie en kunt voor eenvoudige situaties de dispersierelatie afleiden.
5. Je begrijpt hoe reflectie en buiging tot stand komen. Je kunt de wet van Snellius afleiden uit eenvoudige randvoorwaarden. Je kunt met behulp van de Fresnelvergelijkingen reflectie en transmissie aan een grensvlak berekenen.
6. Je kent de begrippen longitudinale / transversale polarisatie, en lineaire / circulaire / elliptische polarisatie. Je kunt met behulp van het Jones-formalisme beschrijven hoe de eigenschappen van een medium de polarisatie van licht kunnen beïnvloeden.
7. Je begrijpt hoe interferentie voortkomt uit het superpositieprincipe. Je hebt een intuïtief begrip van coherentie en onder welke voorwaarden interferentie optreedt. Je kunt voor eenvoudige situaties de vorm van een interferentiepatroon berekenen.
8. Je kent het principe van Huygens-Fresnel en kunt uit dit principe beargumenteren hoe en onder welke voorwaarden Fraunhofer-diffractiepatronen tot stand komen. Je kunt het Fraunhofer-diffractiepatroon van een spletenconfiguratie en karakteristieke praktische eigenschappen van een tralie uitrekenen.

Practicumdeel:
1. De student is in staat om theoretische kennis uit het theoriedeel Golven & Optica te integreren in zijn experimenteel onderzoek, en deze te gebruiken in de analyse en interpretatie van zijn resultaten.
2. Experimentele vaardigheden: de student
a. kent de eigenschappen en toepassingen van een aantal bronnen van licht en geluid. Denk bij licht aan lasers, gloeidraden of spectraallampen, en bij geluid aan speakers of piëzo-elementen
b. kent van een aantal methoden voor detectie van licht en geluid de fysische werking, de nauwkeurigheid en de toepassing. Denk bij licht aan fotodetectoren, vermogensmeters, spectrometers, en bij geluid aan microfoons en piezo-elementen.
c. is in staat een eenvoudige optische of akoestische opstelling met een beperkt aantal elementen op te bouwen en uit te lijnen.
d. is in staat een experimenteel onderzoek op een efficiënte, verantwoorde en veilige manier uit te voeren.
3. Onderzoeksvaardigheden: de student
a. kan een werkplan opstellen voor een onderzoek dat enkele dagen beslaat.
b. kan resultaten verzamelen en deze zelfstandig kwantitatief verwerken, alsmede kritisch evalueren.
c. weet resultaten overzichtelijk (grafisch) te presenteren en in een mondelinge toelichting aan de assistent overtuigend te bediscussiëren.


Vakinhoudelijk

Golven en golfverschijnselen worden in veel verschillende takken van de natuurkunde waargenomen. Deze cursus behandelt de oorsprong en de belangrijkste eigenschappen van mechanische golven (geluid) en licht. In de werkcolleges is veel aandacht voor alledaagse fenomenen (bijvoorbeeld lenswerking en het ontstaan van regenbogen), en in de practica wordt theoretische kennis ingezet in een experimentele context.
De cursus kent een theoriedeel (4 ects) en een practicumdeel (3.5 ects), die beide met cijfer 5.5 of hoger dienen te worden afgesloten. Verder dient voor het tentamen een cijfer 5.0 of hoger te zijn behaald.
Het eindcijfer van het theoriedeel wordt voor 70% bepaald door het tentamen, en voor 30% door inleveropgaven. Eén van deze opgaven is een numerieke opdracht in Python. Het theoriedeel kan herkanst worden.
Het cijfer voor het practicumdeel bestaat uit het gemiddelde van de eindcijfers van de twee onderzoeksopdrachten. Het eindcijfer per opdracht wordt op basis van een rubric bepaald. Deadline voor afronding en beoordeling van de onderzoeksopdrachten van het practicum ligt aan het eind van blok 4. Er is geen mogelijkheid tot herkansing of reparatie. Een voldoende afgerond practicumexperiment blijft 2 jaar behouden. Deelresultaten voor niet afgeronde practicumexperimenten vervallen.

Werkvormen

Hoorcollege
Toelichting

Tijdens het college wordt van de student een actieve houding verwacht. Regelmatig wordt aan de hand van vragen gediscussieerd over met de stof samenhangende problemen en concepten. Er wordt veel gebruikt gemaakt van simulatiesoftware om sleutelbegrippen van nieuwe stof toe te lichten.

Practicum
Toelichting

Tijdens het college wordt van de student een actieve houding verwacht. Regelmatig wordt aan de hand van vragen gediscussieerd over met de stof samenhangende problemen en concepten. Er wordt veel gebruikt gemaakt van simulatiesoftware om sleutelbegrippen van nieuwe stof toe te lichten.

Voorbereiding

Studenten werken in koppels aan de onderzoeksopdrachten. Aanwezigheid gedurende practicumuren is vereist. Deadline voor afronding en beoordeling van de onderzoeksopdrachten van het practicum ligt twee weken na het einde van blok 4.

Werkcollege

Toetsing

Eindresultaat

Verplicht | Weging 100% | ECTS 7,5

Ingangseisen en voorkennis

Ingangseisen

Er is geen informatie over verplichte ingangseisen bekend.

Voorkennis

Mechanica Electromagnetisme Wiskundige technieken Python Experimenteer vaardigheid

Voorkennis kan worden opgedaan met

Relativistische en klassieke mechanica (NS-106B), DATA (NS-109B), Elektromagnetisme (NS-112B) en Wiskundige technieken 1 en 2 (WISN101 en WISN102) of Lineaire algebra, Infinitesimaalrekening A en B (WISB121 en WISB137)

Voertalen

  • Nederlands

Cursusmomenten

Gerelateerde studies

Tentamens

Er is geen tentamenrooster beschikbaar voor deze cursus

Verplicht materiaal

Materiaal Omschrijving
SOFTWARE Python geïnstalleerd op eigen laptop

Aanbevolen materiaal

Materiaal Omschrijving
BOEK Optics, E. Hecht, 5th Edition

Coördinator

dr. P.J.S. van Capel p.j.s.vancapel@uu.nl

Docenten

dr. P.J.S. van Capel p.j.s.vancapel@uu.nl
dr. M.V. van der Sluijs PhD m.v.vandersluijs@uu.nl

Inschrijving

Deze cursus is open voor bijvakkers. Controleer wel of er aanvullende ingangseisen gelden.

Inschrijving
Van maandag 27 januari 2025 tot en met vrijdag 7 februari 2025

Na-inschrijving
Van maandag 31 maart 2025 tot en met dinsdag 1 april 2025

Inschrijving niet geopend
Permanente link naar de cursuspagina
Laat in de Cursus-Catalogus zien