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Wesenszug 2: Fähigkeit zur Interferenz
- Quantenobjekte können mit sich selbst interferieren
- Für die Ausbildung eines Interferenzmusters in einem Experiment müssen mehrere klassisch denkbare Wege existieren.
- In der Quantenphysik wird keiner der klassischen Wege tatsächlich realisiert.
- Quantenobjekten kann meist kein exakter Ort zugeschrieben werden, sondern statistische Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
- Quantenobjekte können mit sich selbst interferieren
- Für die Ausbildung eines Interferenzmusters in einem Experiment müssen mehrere klassisch denkbare Wege existieren.
- In der Quantenphysik wird keiner der klassischen Wege tatsächlich realisiert.
- Quantenobjekten kann meist kein exakter Ort zugeschrieben werden, sondern statistische Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
Wesenszug 3: Eindeutige Messergebnisse
- Quantenmechanische Messungen haben aktiven Charakter: Messungen zwingen ein System einen der möglichen Messwerte anzunehmen.
- Messergebnisse sind stets eindeutig, auch wenn das Quantenobjekt vor der Messung in einem Zustand war, der unbestimmt bezüglich der gemessenen Größe ist.
- Man unterscheidet in der Quantenmechanik, ob ein Objekt eine Eigenschaft besitzt oder man diese Eigenschaft misst.
- Quantenmechanische Messungen haben aktiven Charakter: Messungen zwingen ein System einen der möglichen Messwerte anzunehmen.
- Messergebnisse sind stets eindeutig, auch wenn das Quantenobjekt vor der Messung in einem Zustand war, der unbestimmt bezüglich der gemessenen Größe ist.
- Man unterscheidet in der Quantenmechanik, ob ein Objekt eine Eigenschaft besitzt oder man diese Eigenschaft misst.
Wesenszug 4: Komplementarität
- Bei einer Ortsmessung auf Höhe der Spalte bildet sich beim Doppelspaltexperiment kein Interferenzmuster auf dem Schirm aus.
- Interferenzmuster und Unterscheidbarkeit der klassisch denkbaren Möglichkeiten schließen sich aus (Komplementarität).
- Bei einer Ortsmessung auf Höhe der Spalte bildet sich beim Doppelspaltexperiment kein Interferenzmuster auf dem Schirm aus.
- Interferenzmuster und Unterscheidbarkeit der klassisch denkbaren Möglichkeiten schließen sich aus (Komplementarität).
Rosa Brille (CK-12-Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org …
Zum DownloadDie Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org …
Zum DownloadTeilchenspuren (CK-12-Simulation)
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Zum DownloadAufbau von Atomkernen
- Atomkerne bestehen aus Nukleonen. Dies sind entweder die elektrisch positiven Protonen und elektrische neutralen Neutronen.
- Die Kernladungs- oder Ordnungszahl \(Z\) gibt die Zahl der Protonen in einem Atomkern an und bestimmt, um welches Element es sich handelt.
- Jedes Element hat seine feste Kernladungszahl \(Z\), kann aber mehrere Isotope mit unterschiedlicher Neutronenzahlen \(N\) besitzen.
- Die Nukleonen- oder Massenzahl \(A=Z+N\) gibt die (ungefähre) Masse eines Atomkerns bzw. des ganzen Atoms in der Maßeinheit \(\rm{u}\) an.
- Zur eindeutigen Identifikation von Atomkernen nutzt man die Schreibweise\[_Z^A X \overset{\wedge}{=} \ _{\rm{Orndnungszahl}}^{\rm{Massenzahl}} \text{Elementsymbol also z.B } _6^{14} \rm{C}\]
- Atomkerne bestehen aus Nukleonen. Dies sind entweder die elektrisch positiven Protonen und elektrische neutralen Neutronen.
- Die Kernladungs- oder Ordnungszahl \(Z\) gibt die Zahl der Protonen in einem Atomkern an und bestimmt, um welches Element es sich handelt.
- Jedes Element hat seine feste Kernladungszahl \(Z\), kann aber mehrere Isotope mit unterschiedlicher Neutronenzahlen \(N\) besitzen.
- Die Nukleonen- oder Massenzahl \(A=Z+N\) gibt die (ungefähre) Masse eines Atomkerns bzw. des ganzen Atoms in der Maßeinheit \(\rm{u}\) an.
- Zur eindeutigen Identifikation von Atomkernen nutzt man die Schreibweise\[_Z^A X \overset{\wedge}{=} \ _{\rm{Orndnungszahl}}^{\rm{Massenzahl}} \text{Elementsymbol also z.B } _6^{14} \rm{C}\]
Nuklidkarte stabiler Kerne
- Verschiedene Atomkerne werden häufig in einer \(N\)-\(Z\)-Nuklidkarte dargestellt.
- Unterschiedliche Elemente stehen jeweils in verschiedenen Zeilen, Isotope des gleichen Elementes jeweils in der gleichen Zeile.
- Kleine, leichte Kerne besitzen ungefähr genau so viele Protonen wie Neutronen, bei großen, schweren Kernen ist die Zahl der Neutronen deutlich größer als die der Protonen.
- Verschiedene Atomkerne werden häufig in einer \(N\)-\(Z\)-Nuklidkarte dargestellt.
- Unterschiedliche Elemente stehen jeweils in verschiedenen Zeilen, Isotope des gleichen Elementes jeweils in der gleichen Zeile.
- Kleine, leichte Kerne besitzen ungefähr genau so viele Protonen wie Neutronen, bei großen, schweren Kernen ist die Zahl der Neutronen deutlich größer als die der Protonen.
Schwarzkörperstrahlung (Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado Boulder https://phet.colorado.edu Informationen…
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Zum DownloadLeiter und Nichtleiter
- Materialien können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Leiter (z.B. Metalle) und Nichtleiter (z.B. Kunststoffe).
- Ob ein Material Strom gut oder schlecht leitet kannst du mit einer Testschaltung prüfen.
- Je mehr Salz im Wasser gelöst ist, desto besser leitet Wasser Strom.
- Die meisten Gase leiten Strom nicht.
- Materialien können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Leiter (z.B. Metalle) und Nichtleiter (z.B. Kunststoffe).
- Ob ein Material Strom gut oder schlecht leitet kannst du mit einer Testschaltung prüfen.
- Je mehr Salz im Wasser gelöst ist, desto besser leitet Wasser Strom.
- Die meisten Gase leiten Strom nicht.
Funktionsprinzip von Leuchtstofflampen
- In Leuchtstofflampen sorgt keine Glühwendel für Licht sondern Quecksilberatome werden zum Leuchten angeregt.
- Quecksilber emittiert zum großen Teil UV-Licht, dass durch einen speziellen Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt wird.
- Leuchtstofflampen können auch durch starke externe Felder zum Leuchten angeregt werden.
- In Leuchtstofflampen sorgt keine Glühwendel für Licht sondern Quecksilberatome werden zum Leuchten angeregt.
- Quecksilber emittiert zum großen Teil UV-Licht, dass durch einen speziellen Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt wird.
- Leuchtstofflampen können auch durch starke externe Felder zum Leuchten angeregt werden.
Elektrische Ladung
- Die Einheit der elektrischen Ladung, Symbol \(Q\), ist das Coulomb, Symbol \(\rm{C}\).
- Ein Elektron besitzt die negative Elementarladung: \(q_{\rm{Elektron}}=-e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}\).
- Die Einheit der elektrischen Ladung, Symbol \(Q\), ist das Coulomb, Symbol \(\rm{C}\).
- Ein Elektron besitzt die negative Elementarladung: \(q_{\rm{Elektron}}=-e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}\).
COULOMB-Feld - Elektrische Kraft (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine (bewegliche) Punktladung im Raum um eine (ortsfeste) Punktladung (COULOMB-Kraft). Die Simulation…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine (bewegliche) Punktladung im Raum um eine (ortsfeste) Punktladung (COULOMB-Kraft). Die Simulation…
Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Elektrische Kraft (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Kraft auf eine Punktladung im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit…
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Zum DownloadElektrische Kraft (2 Spezialfälle)
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{el}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener paralleler Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist senkrecht zu den Plattenoberflächen gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{el}}\) dieser elektrischen Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{el}} = \frac{1}{\varepsilon _0} \cdot \frac{\left| Q \right| \cdot \left|q \right|}{A}\).
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{C}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Abstand \(r\) von einer ortsfesten Punktladung \(Q\) (COULOMB-Kraft) liegt auf der Verbindungsgeraden der beiden Ladungen. Der Betrag \(F_{\rm{C}}\) dieser COULOMB-Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{C}} = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon _0} \cdot \frac{\left|Q\right| \cdot \left|q\right|}{{{r^2}}}\).
- Dabei ist jeweils \(\varepsilon_0 = 8{,}854 \cdot {10^{-12}}\,\frac{\rm{A}\,\rm{s}}{\rm{V}\,\rm{m}}\) die elektrische Feldkonstante.
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{el}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener paralleler Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist senkrecht zu den Plattenoberflächen gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{el}}\) dieser elektrischen Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{el}} = \frac{1}{\varepsilon _0} \cdot \frac{\left| Q \right| \cdot \left|q \right|}{A}\).
- Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{C}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Abstand \(r\) von einer ortsfesten Punktladung \(Q\) (COULOMB-Kraft) liegt auf der Verbindungsgeraden der beiden Ladungen. Der Betrag \(F_{\rm{C}}\) dieser COULOMB-Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{C}} = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon _0} \cdot \frac{\left|Q\right| \cdot \left|q\right|}{{{r^2}}}\).
- Dabei ist jeweils \(\varepsilon_0 = 8{,}854 \cdot {10^{-12}}\,\frac{\rm{A}\,\rm{s}}{\rm{V}\,\rm{m}}\) die elektrische Feldkonstante.
Homogenes elektrisches Feld - Elektrische Feldstärke (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Feldstärke (in Form von Feldstärkevektoren) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die elektrische Feldstärke (in Form von Feldstärkevektoren) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die…
Zum DownloadElektrisches Feld und Feldliniendarstellung
- Im Raum um eine Ladung herrscht ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld überträgt die Kraftwirkung dieser Ladung auf andere Ladungen.
- Die elektrische Feldstärke ist definiert als der Quotient aus der elektrischen Kraft \({\vec F_{\rm{el}}}\) auf eine Probeladung und der Probeladung \(q\): \(\vec E = \frac{{{{\vec F}_{\rm{el}}}}}{q}\).
- Für die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Raum um eine punktförmige Ladung \(Q\) gilt: Der Feldstärkevektor ist für eine positive Ladung radial von der Ladung weg und für eine negative Ladung radial zur Ladung hin orientiert, der Betrag ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) und hat den Wert \(E = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{r^2}\).
- Die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist konstant (homogenes elektrisches Feld). Der Feldstärkevektor steht senkrecht zu den Plattenoberflächen, ist von der positiv zur negativ geladenen Platte orientiert und hat den Betrag \(E = \frac{1}{\varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{A}\).
- Im Raum um eine Ladung herrscht ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld überträgt die Kraftwirkung dieser Ladung auf andere Ladungen.
- Die elektrische Feldstärke ist definiert als der Quotient aus der elektrischen Kraft \({\vec F_{\rm{el}}}\) auf eine Probeladung und der Probeladung \(q\): \(\vec E = \frac{{{{\vec F}_{\rm{el}}}}}{q}\).
- Für die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Raum um eine punktförmige Ladung \(Q\) gilt: Der Feldstärkevektor ist für eine positive Ladung radial von der Ladung weg und für eine negative Ladung radial zur Ladung hin orientiert, der Betrag ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) und hat den Wert \(E = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{r^2}\).
- Die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist konstant (homogenes elektrisches Feld). Der Feldstärkevektor steht senkrecht zu den Plattenoberflächen, ist von der positiv zur negativ geladenen Platte orientiert und hat den Betrag \(E = \frac{1}{\varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{A}\).
Homogenes elektrisches Feld - Potenzial (Simulation)
Die Simulation zeigt das Potenzial im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit dem (für beide Platten…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Potenzielle Energie (Simulation)
Die Simulation zeigt die potenzielle Energie einer Punktladung (genauer des Systems Plattenladung-Punktladung) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Arbeit (Simulation)
Die Simulation zeigt die Arbeit an einer Punktladung (genauer am System Platten-Punktladung) beim Bewegen der Punktladung im Zwischenraum zweier…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Spannung (Simulation)
Die Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten. Die Simulation rechnet mit dem (für…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld
- Hat die elektrische Feldstärke \(\vec E\) in einem Raumgebiet immer die gleiche Richtung, die gleiche Orientierung und den gleichen Betrag, so sprechen wir von einem homogenen elektrischen Feld in diesem Raumgebiet.
- Wichtigstes Beispiel für ein homogenes elektrisches Feld ist das Feld im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten.
- Hat die elektrische Feldstärke \(\vec E\) in einem Raumgebiet immer die gleiche Richtung, die gleiche Orientierung und den gleichen Betrag, so sprechen wir von einem homogenen elektrischen Feld in diesem Raumgebiet.
- Wichtigstes Beispiel für ein homogenes elektrisches Feld ist das Feld im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten.
Homogenes elektrisches Feld - Feldlinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Feldlinien. Die…
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Zum DownloadHomogenes elektrisches Feld - Äquipotenziallinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten durch Äquipotenziallinien. Die…
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Zum DownloadCOULOMB-Feld - Elektrische Feldstärke (Simulation)
Die Simulation zeigt die elektrische Feldstärke im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den…
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Zum DownloadCOULOMB-Feld - Feldlinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raumbereich um eine Punktladung durch Feldlinien. Die Simulation rechnet in einem…
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Zum DownloadCOULOMB-Feld - Arbeit (Simulation)
Die Simulation zeigt die Arbeit an einer beweglichen Punktladung (genauer am System der beiden Ladungen) beim Bewegen im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Arbeit an einer beweglichen Punktladung (genauer am System der beiden Ladungen) beim Bewegen im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Potenzielle Energie (Simulation)
Die Simulation zeigt die potenzielle Energie einer beweglichen Punktladung (genauer des Systems der beiden Ladungen) im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die potenzielle Energie einer beweglichen Punktladung (genauer des Systems der beiden Ladungen) im Raumbereich um eine ortsfeste…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Potenzial (Simulation)
Die Simulation zeigt das Potenzial im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den Abmessungen…
Zum DownloadDie Simulation zeigt das Potenzial im Raum um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit den Abmessungen…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Äquipotenziallinien (Simulation)
Die Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raum um eine ortsfeste Punktladung durch Äquipotenziallinien. Die Simulation rechnet…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Darstellung des elektrischen Feldes im Raum um eine ortsfeste Punktladung durch Äquipotenziallinien. Die Simulation rechnet…
Zum DownloadCOULOMB-Feld - Spannung (Simulation)
Die Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Raumbereich um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit…
Zum DownloadDie Simulation zeigt die Spannung zwischen zwei Punkten im Raumbereich um eine ortsfeste Punktladung. Die Simulation rechnet in einem Raumbereich mit…
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