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Aufgabe

Polarlichter am Uranus (Abitur BY 2001 GK A5-3)

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

By NASA [Public domain], via Wikimedia Commons
Abb. 1 Nordlicher (Aurora Borealis) von der ISS

a)In der Nähe der Magnetpole des Uranus konnten inzwischen Polarlichter beobachtet werden.

Erläutern Sie die Entstehung dieser Polarlichter. (4 BE)

b)Bei der Suche nach Polarlichtern des Uranus registrierte ein erdumkreisender Satellit Spektrallinien. Diese werden von Wasserstoffatomen beim Übergang vom ersten angeregten Zustand in den Grundzustand emittiert.

Berechnen Sie die Wellenlänge dieser Strahlung und geben Sie den Bereich des elektromagnetischen Spektrums an, in dem der Satellit beobachtet hat. (5 BE)

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Hinweis: Bei dieser Lösung von LEIFIphysik handelt es sich nicht um den amtlichen Lösungsvorschlag des bayr. Kultusministeriums.

a)Polarlichter entstehen, wenn der Sonnenwind (schnelle von der Sonne kommende Elektronen und Protonen) durch das Magnetfeld des Planeten abgelenkt in der Nähe seiner Magnetpole mit den Gasatomen des Planeten in Wechselwirkung tritt und diese zur Strahlung anregt.

b)\[\frac{1}{\lambda } = R \cdot \left( {\frac{1}{{{1^2}}} - \frac{1}{{{2^2}}}} \right) \Leftrightarrow \lambda = \frac{4}{{3\cdot R}} \Rightarrow \lambda = \frac{4}{{3 \cdot 1{,}097 \cdot {{10}^7}\,\frac{1}{\rm{m}}}} = 121\,\rm{nm}\] Es handelt sich um UV-Strahlung.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Atomphysik

BOHRsches Atommodell