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MCD4160 Practice Test 2 (No. 1)  WAVES and OPTICS

30 marks  spend 45 minutes.

QUESTION 1 (1 + 2 + 1 + 3 + 2 = 9 marks)

A sinusoidal wave with an amplitude of 1.0 cm and a frequency of 100 Hz travels at 200 ms- 1 in the positive x-direction. At t = 0 s, the point x = 1.0 m is on a crest of the wave.

(a)     Determine the wavelength of the wave.

(b)     Determine the wave number k of the wave. Show your working and include the unit.

(c)     Determine the angular frequency of the wave.

(d)     Determine the phase constant ϕ0 .

(e)     Write the equation for the waves displacement as it travels.

QUESTION 2 (2 + 4 = 6 marks)

Orange light with a wavelength of 600 nm is incident upon a 1.00 mm thick glass (nglass = 1.50) microscope slide.

(a)     What is the light speed in the glass?

(b)     How many wavelengths can the slide accommodate when the light is inside the slide?


QUESTION 3 (2 + 2 = 4 marks)

A friend of yours is loudly singing a single note at 400 Hz, while racing toward you at 25.0 ms- 1 . The speed of sound is 340 ms- 1 .

(a)  What frequency do you hear?

(b) What frequency does your friend hear if you suddenly start singing at 400 Hz?

QUESTION 4 (2 + 3 = 5 marks)

The figure below shows a standing wave that is oscillating at frequencyf0 .

(a)      How many antinodes will there be if the frequency is doubled to 2f0? Give an appropriate reason to support your answer.

(b)     If the tension in the string is increased by a factor of four, for what frequency( in terms of f0), will the string continue to oscillate as a standing wave with three antinodes?


QUESTION 5 (1 + 3 = 4 marks)

In a single slit experiment, the slit width is 200 times the wavelength of the light.

(a)     Determine the width of the central maximum on a screen 2.0 m behind the slit.

The figure below shows the light intensity on a screen behind a single slit. The wavelength of the light is 500 nm and the screen is 1.0 m behind the slit.

(b)     Determine the width of the slit in nm.

QUESTION 6 (2 marks)

Unpolarized light with intensity 350 Wm-2 passes first through a polarizing filter with its axis vertical, then through a second polarizing filter with its axis 30° from vertical as shown below.  Determine the light intensity that emerges from the second filter.