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Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz von Natrium

Versuche

  • Demonstration der Energieaufnahme von Atomen durch Absorption von Photonen (Resonanzabsorption)
  • Demonstration der Energieabgabe von Atomen durch Emission von Photonen (Resonanzfluoreszenz)

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Versuche

  • Demonstration der Energieaufnahme von Atomen durch Absorption von Photonen (Resonanzabsorption)
  • Demonstration der Energieabgabe von Atomen durch Emission von Photonen (Resonanzfluoreszenz)

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Interferenzfähigkeit von Photonen im Quantenradierer

Grundwissen

Quantenobjekte besitzen sowohl Welleneigenschaften wie Interferenzfähigkeit, als auch Teilcheneigenschaften wie Unteilbarkeit. Dies kann am Mach-Zehnder-Interferometer verdeutlicht werden:

  • Ob im Interferometer Interferenz auftritt, hängt davon ab, ob der Lichtweg eines Photons eindeutig bestimmbar ist.
  • Wenn einem Photon im Interferometer ein eindeutiger Weg zugeordnet werden kann, tritt keine Interferenz auf.
  • Wenn einem Photon im Interferometer mehrere Wege zugeordnet werden können, tritt Interferenz auf.
  • Die Zuordnung von Lichtwegen kann auch hinter dem Interferometer noch rückgängig gemacht werden ("Quantenradierer")

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Grundwissen

Quantenobjekte besitzen sowohl Welleneigenschaften wie Interferenzfähigkeit, als auch Teilcheneigenschaften wie Unteilbarkeit. Dies kann am Mach-Zehnder-Interferometer verdeutlicht werden:

  • Ob im Interferometer Interferenz auftritt, hängt davon ab, ob der Lichtweg eines Photons eindeutig bestimmbar ist.
  • Wenn einem Photon im Interferometer ein eindeutiger Weg zugeordnet werden kann, tritt keine Interferenz auf.
  • Wenn einem Photon im Interferometer mehrere Wege zugeordnet werden können, tritt Interferenz auf.
  • Die Zuordnung von Lichtwegen kann auch hinter dem Interferometer noch rückgängig gemacht werden ("Quantenradierer")

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Eigenes Sonnensystem erstellen (Simulation von PhET)

Versuche

  • Einflussfaktoren auf die Planetenbahnen untersuchen
  • Flugmanöver wie Swing-by (Vorbeischwungmanöver) veranschaulichen

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  • Einflussfaktoren auf die Planetenbahnen untersuchen
  • Flugmanöver wie Swing-by (Vorbeischwungmanöver) veranschaulichen

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Versuche von HALLWACHS mit dem Strommesser

Versuche

  • Der Versuch zeigt den prinzipiellen Photoeffekt sowie die Abhängigkeit des Elektronenaustritts von Frequenz und Intensität des Lichts anhand der Messung der Stromstärke im Stromkreis

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Versuche

  • Der Versuch zeigt den prinzipiellen Photoeffekt sowie die Abhängigkeit des Elektronenaustritts von Frequenz und Intensität des Lichts anhand der Messung der Stromstärke im Stromkreis

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Elektronenbeugungsröhre (Simulation MintApps)

Versuche
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Versuche von GRANGIER, ROGER und ASPECT

Versuche

  • Nachweis der Unteilbarkeit von Photonen
  • Nachweis der Interferenz von Einzelphotonen hinter einem Doppelspalt

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  • Nachweis der Unteilbarkeit von Photonen
  • Nachweis der Interferenz von Einzelphotonen hinter einem Doppelspalt

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Doppelspaltversuch mit Einzelphotonen (Simulation)

Versuche

  • Demonstration von Beugung und Interferenz von Einzelphotonen hinter einem Doppelspalt

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  • Demonstration von Beugung und Interferenz von Einzelphotonen hinter einem Doppelspalt

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KEPLERsche Gesetze (Simulation von PhET)

Versuche

  • Getrennte Veranschaulichung aller drei KEPLERschen Gesetze
  • Zusammenführung der Erkenntnisse 

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  • Zusammenführung der Erkenntnisse 

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Emissionsspektren von Haushaltslampen (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener Haushaltslampen

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Emissionsspektren von LEDs (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener LEDs

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Emissionsspektren von Bildschirmfarben (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener Bildschirmfarben

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Emissionsspektren von Spektralröhren (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener Spektralröhren

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  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener Spektralröhren

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Emissionsspektrum von atomarem Wasserstoff mit der BALMER-Röhre

Versuche

  • Quantitative Untersuchung des Emissionspektrums von atomarem Wasserstoff mit der BALMER-Röhre

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Absorptionsspektren verschiedener Materialien (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Absorptionsspektren verschiedener Materialien

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FRAUNHOFER-Linien im Sonnenspektrum (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Untersuchung des Spektrums des Sonnenlichts

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Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz (Simulation der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Veranschaulichung der Vorgänge in der Atomhülle bei Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz

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  • Veranschaulichung der Vorgänge in der Atomhülle bei Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Hg - Messwertaufnahme mit Multimeter (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Quecksilber (\(\rm{Hg}\))
  • Bestimmung eines Anregungsniveaus von Quecksilber

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  • Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Quecksilber (\(\rm{Hg}\))
  • Bestimmung eines Anregungsniveaus von Quecksilber

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Hg - Messwertaufnahme mit Messwerterfassung (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Quecksilber (\(\rm{Hg}\))
  • Bestimmung eines Anregungsniveaus von Quecksilber

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  • Bestimmung eines Anregungsniveaus von Quecksilber

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Hg - Einfluss der Temperatur (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Demonstration des Einflusses der Temperatur des Quecksilberdampfes auf die Messwerte

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Ne - Einfluss der Absaugspannung (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Demonstration des Einflusses der Absaugspannung auf die Messwerte

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  • Demonstration des Einflusses der Absaugspannung auf die Messwerte

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Ne - Einfluss der Gegenspannung (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Demonstration des Einflusses der Gegenspannung auf die Messwerte

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  • Demonstration des Einflusses der Gegenspannung auf die Messwerte

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FRANCK-HERTZ-Versuch (Simulation MintApps)

Versuche

  • Veranschaulichung der Vorgänge im Innern der FRANCK-HERTZ-Röhre

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Spektren

Grundwissen

  • Untersucht man Licht mit Hilfe eines Spektralapparats, so erhält man ein sogenanntes Spektrum. Aus diesen Spektren kann man vielfältige Informationen über den Aufbau von Atomen gewinnen.
  • Das Spektrum von Licht, das ein heißer Körper aussendet, bezeichnet man als Emissionsspektrum. Beim Spektrum einer Glühlampe gehen die einzelnen Farben fließend ineinander über. Man spricht von einem kontinuierlichen Emissionsspektrum. Das Spektrum eines heißen Gases dagegen besteht aus einzelnen, voneinander getrennten dünnen Linien. Man spricht von einem diskreten Emissionsspektrum (Linienspektrum).
  • Das Spektrum von ursprünglich "weißem" Licht, das einen Gegenstand wie z.B. ein heißes Gas durchlaufen hat, bezeichnet man als Absorptionsspektrum. Absorptionsspektren sind durch dunkle Linien im kontinuierlichen Spektrum des "weißen" Lichts gekennzeichnet.
  • Die Lage der Spektrallinien in einem Spektrum ist charakteristisch für das Atom bzw. Molekül.

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  • Untersucht man Licht mit Hilfe eines Spektralapparats, so erhält man ein sogenanntes Spektrum. Aus diesen Spektren kann man vielfältige Informationen über den Aufbau von Atomen gewinnen.
  • Das Spektrum von Licht, das ein heißer Körper aussendet, bezeichnet man als Emissionsspektrum. Beim Spektrum einer Glühlampe gehen die einzelnen Farben fließend ineinander über. Man spricht von einem kontinuierlichen Emissionsspektrum. Das Spektrum eines heißen Gases dagegen besteht aus einzelnen, voneinander getrennten dünnen Linien. Man spricht von einem diskreten Emissionsspektrum (Linienspektrum).
  • Das Spektrum von ursprünglich "weißem" Licht, das einen Gegenstand wie z.B. ein heißes Gas durchlaufen hat, bezeichnet man als Absorptionsspektrum. Absorptionsspektren sind durch dunkle Linien im kontinuierlichen Spektrum des "weißen" Lichts gekennzeichnet.
  • Die Lage der Spektrallinien in einem Spektrum ist charakteristisch für das Atom bzw. Molekül.

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HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm

Grundwissen

  • Das Hertzsprung-Russell-Diagramm zeigt grob die Verteilung der Sterne über ihre Entwicklungsstadien.
  • Im Diagramm zeigen sich verschiedene charakteristische Bereiche.
  • An der Position eines Sterns im HRD kann man meist seinen Entwicklungszustand ablesen.

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  • Das Hertzsprung-Russell-Diagramm zeigt grob die Verteilung der Sterne über ihre Entwicklungsstadien.
  • Im Diagramm zeigen sich verschiedene charakteristische Bereiche.
  • An der Position eines Sterns im HRD kann man meist seinen Entwicklungszustand ablesen.

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Gesetz von MOSELEY

Grundwissen

  • Das Gesetz von MOSELEY beschreibt einen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der \(K_{\alpha}\)-Strahlung und der Ordnungszahl \(Z\) des Anodenmaterials.
  • Das Gesetz von MOSELEY lautet \(\frac{1}{{{\lambda _{{K_{\alpha}}}}}} = {\left( {Z - 1} \right)^2} \cdot {R_\infty } \cdot \frac{3}{4}\)

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  • Das Gesetz von MOSELEY beschreibt einen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der \(K_{\alpha}\)-Strahlung und der Ordnungszahl \(Z\) des Anodenmaterials.
  • Das Gesetz von MOSELEY lautet \(\frac{1}{{{\lambda _{{K_{\alpha}}}}}} = {\left( {Z - 1} \right)^2} \cdot {R_\infty } \cdot \frac{3}{4}\)

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Monat

Grundwissen

  • Ein synodischer Monat ist die Zeit von einer Mondphase bis zu ihrer Wiederkehr.
  • Ein siderischer Monat ist die Zeit für einen vollen Umlauf des Mondes um die Erde gegenüber dem Sternenhintergrund.

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  • Ein synodischer Monat ist die Zeit von einer Mondphase bis zu ihrer Wiederkehr.
  • Ein siderischer Monat ist die Zeit für einen vollen Umlauf des Mondes um die Erde gegenüber dem Sternenhintergrund.

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Atomare Größen

Grundwissen

  • Die absolute Atommasse \(m_{\rm{A}}\left(X\right)\) ist die Masse eines Atoms in \(\rm{kg}\).
  • Die Atomare Masseneinheit u hat den Wert \(1{,}66054 \cdot {10^{ - 27}}\,\rm{kg}\).
  • \(1\,\rm{mol}\) eines Stoffes besteht aus \(6{,}02214 \cdot {{10}^{23}}\) Einzelteilchen.
  • Die AVOGADRO-Konstante \(N_A\) beträgt \(6{,}02214\cdot 10^{23}\,\rm{mol}^{-1}\).

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  • Die absolute Atommasse \(m_{\rm{A}}\left(X\right)\) ist die Masse eines Atoms in \(\rm{kg}\).
  • Die Atomare Masseneinheit u hat den Wert \(1{,}66054 \cdot {10^{ - 27}}\,\rm{kg}\).
  • \(1\,\rm{mol}\) eines Stoffes besteht aus \(6{,}02214 \cdot {{10}^{23}}\) Einzelteilchen.
  • Die AVOGADRO-Konstante \(N_A\) beträgt \(6{,}02214\cdot 10^{23}\,\rm{mol}^{-1}\).

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Lauf der Gestirne

Grundwissen

  • Die Deklination \(\varphi\) gibt die Höhe über der Äquatorebene an.
  • Die obere Kulmination beschreibt die größte Höhe eines Sterns, die untere Kulmination die geringste Höhe.
  • Sterne, die sich am Beobachtungsort immer über der Horizontebene befinden, nennt man Zirkumpolarsterne.

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  • Die Deklination \(\varphi\) gibt die Höhe über der Äquatorebene an.
  • Die obere Kulmination beschreibt die größte Höhe eines Sterns, die untere Kulmination die geringste Höhe.
  • Sterne, die sich am Beobachtungsort immer über der Horizontebene befinden, nennt man Zirkumpolarsterne.

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Welle - Teilchen - Dualismus

Grundwissen

  • Einige Experimente können besser mit dem Wellenmodell, andere besser mit dem Teilchenmodell des Lichtes erklärt werden.
  • Beide Modelle orientieren sich an unseren makroskopischen Erfahrungen, die zur Beschreibung der Mikroskopischen kaum geeignet sind.
  • Die Quantenphysik bildet ein den beiden Modellen übergeordnetes (stark mathematikorientiertes) Modell.

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  • Einige Experimente können besser mit dem Wellenmodell, andere besser mit dem Teilchenmodell des Lichtes erklärt werden.
  • Beide Modelle orientieren sich an unseren makroskopischen Erfahrungen, die zur Beschreibung der Mikroskopischen kaum geeignet sind.
  • Die Quantenphysik bildet ein den beiden Modellen übergeordnetes (stark mathematikorientiertes) Modell.

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Statistische Deutung

Grundwissen

  • Quantenobjekte im Sinne der Quantenphysik treten immer als "ganze Portionen" auf.
  • Die Bewegung von Quantenobjekten folgt Wahrscheinlichkeitsgesetzen.
  • Die Quantenmechanik macht statistische Aussagen über die relative Häufigkeit der Ergebnisse bei oftmaliger Wiederholung des gleichen Experiments.

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  • Quantenobjekte im Sinne der Quantenphysik treten immer als "ganze Portionen" auf.
  • Die Bewegung von Quantenobjekten folgt Wahrscheinlichkeitsgesetzen.
  • Die Quantenmechanik macht statistische Aussagen über die relative Häufigkeit der Ergebnisse bei oftmaliger Wiederholung des gleichen Experiments.

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