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Unsichtbares Licht
In dieser Unterrichtseinheit zum "unsichtbaren Licht" erfahren die Lernenden, dass man Licht als elektromagnetische Welle verstehen kann und dass das Wellenlängenspektrum dieser Strahlung weit über den sichtbaren Bereich hinausgeht. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
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Zum externen WeblinkBeugung
- Beugung ist die Ablenkung einer Welle an einem Hindernis, die nicht durch Brechung, Streuung oder Reflexion verursacht wird.
- Beugung ist bemerkbar, wenn die Dimension einer Öffnung oder eines Hindernisses in der Größenordnung der Wellenlänge liegt oder kleiner als diese ist.
- Beugung ist die Ablenkung einer Welle an einem Hindernis, die nicht durch Brechung, Streuung oder Reflexion verursacht wird.
- Beugung ist bemerkbar, wenn die Dimension einer Öffnung oder eines Hindernisses in der Größenordnung der Wellenlänge liegt oder kleiner als diese ist.
Licht und Farben
- Licht hat keine Farbe.
- Wenn Licht aber auf die Netzhaut im Auge trifft, senden die verschiedenen lichtempfindlichen Zapfen elektrische Impulse an das Gehirn. Dort werden diese Impulse verarbeitet und im Gehirn wird ein Farbeindruck erzeugt.
- Licht aus verschiedenen Bereichen des Lichtbündels, das nach der Zerlegung von Sonnenlicht entsteht, erzeugt jeweils einen anderen Farbeindruck. Wir unterscheiden das Licht deshalb nach diesem Farbeindruck und bezeichnen z.B. Licht aus dem linken Bereich des Lichtbündels als "Licht der Spektralfarbe Rot" oder kurz als "rotes Licht".
- Ist Licht verschiedener Spektralfarben gemischt, dann kann dieses Licht Farbeindrücke erzeugen, die mit Licht einer einzelnen Spektralfarbe nicht erzeugt werden können.
- Licht hat keine Farbe.
- Wenn Licht aber auf die Netzhaut im Auge trifft, senden die verschiedenen lichtempfindlichen Zapfen elektrische Impulse an das Gehirn. Dort werden diese Impulse verarbeitet und im Gehirn wird ein Farbeindruck erzeugt.
- Licht aus verschiedenen Bereichen des Lichtbündels, das nach der Zerlegung von Sonnenlicht entsteht, erzeugt jeweils einen anderen Farbeindruck. Wir unterscheiden das Licht deshalb nach diesem Farbeindruck und bezeichnen z.B. Licht aus dem linken Bereich des Lichtbündels als "Licht der Spektralfarbe Rot" oder kurz als "rotes Licht".
- Ist Licht verschiedener Spektralfarben gemischt, dann kann dieses Licht Farbeindrücke erzeugen, die mit Licht einer einzelnen Spektralfarbe nicht erzeugt werden können.
Das menschliche Auge - Akkommodation und Sehfehler
- Als Akkommodation bezeichnet man die Änderung der Brennkraft des Auges, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf sehen zu können.
- Bei Kurzsichtigkeit ist die Augenlinse zu stark gekrümmt, entfernte Gegenstände werden kurz vor der Netzhaut scharf abgebildet.
- Bei Weitsichtigkeit ist die Augenlinse nicht stark genug gekrümmt, nahe Gegenstände werden kurz hinter der Netzhaut scharf abgebildet.
- Als Akkommodation bezeichnet man die Änderung der Brennkraft des Auges, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf sehen zu können.
- Bei Kurzsichtigkeit ist die Augenlinse zu stark gekrümmt, entfernte Gegenstände werden kurz vor der Netzhaut scharf abgebildet.
- Bei Weitsichtigkeit ist die Augenlinse nicht stark genug gekrümmt, nahe Gegenstände werden kurz hinter der Netzhaut scharf abgebildet.
Bestimmung von Wellenlängen mit guten Gittern
a) Ein optisches Gitter mit \(5000\) Strichen pro \(\rm{cm}\) wird mit parallelem weißem Licht senkrecht…
Zur Aufgabea) Ein optisches Gitter mit \(5000\) Strichen pro \(\rm{cm}\) wird mit parallelem weißem Licht senkrecht…
Zur AufgabeBestimmung von Wellenlängen mit weniger guten Gittern
a) Auf einem Schirm im Abstand von \(2{,}55\,{\rm{m}}\) zu einem Gitter mit \(250\) Linien pro Zentimeter wird…
Zur Aufgabea) Auf einem Schirm im Abstand von \(2{,}55\,{\rm{m}}\) zu einem Gitter mit \(250\) Linien pro Zentimeter wird…
Zur AufgabeBestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt (Näherungsformel) - Formelumstellung
Um Aufgaben zur Bestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt zu lösen musst du häufig die Gleichung \(\lambda = \frac{{d \cdot {a_k}}}{{k \cdot…
Zur AufgabeUm Aufgaben zur Bestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt zu lösen musst du häufig die Gleichung \(\lambda = \frac{{d \cdot {a_k}}}{{k \cdot…
Zur AufgabeVideo zum Hallwachseffekt
Dieses Video zeigt den Aufbau und das Ergebnis des Hallwachseffekts. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum klassischen Hallwachseffekt
Dieses Video zeigt den Hallwachseffekt, bei dem Elektronen aus einer Metalloberfläche durch Bestrahlung herausgelöt werden. Dafür wird eine Metallplatte statisch aufgeladen und dann mit Licht bestrahlt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Hallwachseffekt mit einer Influenzmaschine
Dieses Video zeigt den Aufbau des Hallwachsversuchs. Für die Aufladung der Metallplatte wird hier eine Influenzmaschine benutzt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Hallwachseffekt mit positiv geladener Platte
Dieses Video zeigt die Durchführung des Hallwachseffekts. Die Metallplatte wird hier mithilfe einer Influenzmaschine positiv aufgeladen. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Hallwachseffekt mit einer abgeschirmten Lichtquelle
Dieses Video zeigt die Durchführung des Hallwachseffekts. Die benutzte Lichtquelle wird dabei zeitweise mit einer durchsichtigen Glasplatte abgeschirmt. Dabei beeinflusst sie die Entladung der Metallplatte. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Bestimmung des Planck'schen Wirkungsquantums mit LEDs
In diesem Video wird das Experiment gezeigt, mit dem man die unterschiedlichen Schwellenspannungen verschiedenfarbiger LEDs bestimmt und daraus, mit der Wellenlänge der LEDs das Planck'sche Wirkungsquantum bestimmen kann. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkSammlung an interaktiven Bildschirmexperimenten (IBE) zum Photoeffekt
Diese Sammlung interaktiver Experimente beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Durchführung des Experiments zur Beobachtung des Photoeffekts. Ihr könnt den Versuch selbst aufbauen und die Einflüsse von Intensität und Wellenlänge des Lichts und Materials der Kathode untersuchen. Außerdem könnt ihr die Kondensatormethode mit der Gegenfeldmethode vergleichen. Zum Abschluss gibt es noch vertiefende Übungsaufgaben.
Zwischen den Experimenten könnt ihr durch Anklicken der Themen oder mit den Pfeilen unten rechts und links auf der Seite navigieren. Diese Experimente stammen von der AG Didaktik der Physik der Universität Berlin.
Diese Sammlung interaktiver Experimente beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Durchführung des Experiments zur Beobachtung des Photoeffekts. Ihr könnt den Versuch selbst aufbauen und die Einflüsse von Intensität und Wellenlänge des Lichts und Materials der Kathode untersuchen. Außerdem könnt ihr die Kondensatormethode mit der Gegenfeldmethode vergleichen. Zum Abschluss gibt es noch vertiefende Übungsaufgaben.
Zwischen den Experimenten könnt ihr durch Anklicken der Themen oder mit den Pfeilen unten rechts und links auf der Seite navigieren. Diese Experimente stammen von der AG Didaktik der Physik der Universität Berlin.
Sammlung an interaktiven Bildschirmexperimenten (IBE) zur Elektronenbeugung
Diese Sammlung an interaktiven Experimenten bietet die Möglichkeit den Versuch einer Elektronenbeugungsröhre selbst am Bildschirm durchzuführen. Zunächst macht man sich mit dem Versuchsaufbau vertraut, und führt dann qualitative und quantitive Beobachtungen durch, um grundlegende Aussage dieses Versuchs zu verstehen. Neben weiteren Experimenten zur Beugung von Elektronen, werden die historischen Voraussetzungen für die Entwicklung der Wellentheorie des Elektrons erklärt.
Zwischen den Experimenten könnt ihr durch Anklicken der Themen oder mit den Pfeilen unten rechts und links auf der Seite navigieren. Diese Experimente stammen von der AG Didaktik der Physik der Universität Berlin.
Diese Sammlung an interaktiven Experimenten bietet die Möglichkeit den Versuch einer Elektronenbeugungsröhre selbst am Bildschirm durchzuführen. Zunächst macht man sich mit dem Versuchsaufbau vertraut, und führt dann qualitative und quantitive Beobachtungen durch, um grundlegende Aussage dieses Versuchs zu verstehen. Neben weiteren Experimenten zur Beugung von Elektronen, werden die historischen Voraussetzungen für die Entwicklung der Wellentheorie des Elektrons erklärt.
Zwischen den Experimenten könnt ihr durch Anklicken der Themen oder mit den Pfeilen unten rechts und links auf der Seite navigieren. Diese Experimente stammen von der AG Didaktik der Physik der Universität Berlin.
Video zur Elektronenbeugung
Dieses Video zeigt die Beugung von Elektronen an einer ELektronenbeugungsröhre. Durch das Ablaufen verschiedener Spannungen werden zeigen sich verschiedene Ringbilder auf dem Schirm. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Einfluss eines Magneten auf das Beugungsbild einer Elektronenbeugungsröhre
Dieses Video zeigt ein Experiment, das den Einfluss eines Permanentmagneten auf das Beugungsbild einer Elektronenbeugungsröhre zeigt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkNobelpreis 1921 für die Deutung des Photoeffekts (Abitur BY 2021 Ph 12-1 A1)
Für seine 1905 veröffentliche Deutung des Photoeffektes wurde Albert Einstein mit dem Nobelpreis für das Jahr 1921 ausgezeichnet. Bereits Ende des 19.…
Zur AufgabeFür seine 1905 veröffentliche Deutung des Photoeffektes wurde Albert Einstein mit dem Nobelpreis für das Jahr 1921 ausgezeichnet. Bereits Ende des 19.…
Zur AufgabeEigenschaften von Quantenobjekten (Abitur BY 2021 Ph 12-2 A1)
Quanteneigenschaften von Elektronen können mithilfe der Elektronenbeugungsröhre nachgewiesen werden. …
Zur AufgabeQuanteneigenschaften von Elektronen können mithilfe der Elektronenbeugungsröhre nachgewiesen werden. …
Zur Aufgabede-BROGLIE-Wellenlänge - Formelumstellung
Um Aufgaben zur de-BROGLIE-Wellenlänge zu lösen musst du häufig die Gleichung nach einer Größe auflösen, die unbekannt ist. Wie du das machen kannst,…
Zur AufgabeUm Aufgaben zur de-BROGLIE-Wellenlänge zu lösen musst du häufig die Gleichung nach einer Größe auflösen, die unbekannt ist. Wie du das machen kannst,…
Zur AufgabeBeschleunigungsspannung und de-BROGLIE-Wellenlänge (klassisch)
In einem Experiment werden Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung von \(U_{\rm{B}} = 2{,}50\,\rm{kV}\) beschleunigt. …
Zur AufgabeIn einem Experiment werden Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung von \(U_{\rm{B}} = 2{,}50\,\rm{kV}\) beschleunigt. …
Zur AufgabeInterferenzfähigkeit von Photonen im Quantenradierer
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")
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")
COMPTON-Teleskop (Abitur BY 2011 LK A3-1)
Das COMPTON-Teleskop dient zur Beobachtung von astronomischen Objekten, die Gammastrahlung mit Quantenenergien in der Größenordnung einiger…
Zur AufgabeDas COMPTON-Teleskop dient zur Beobachtung von astronomischen Objekten, die Gammastrahlung mit Quantenenergien in der Größenordnung einiger…
Zur AufgabeCOMPTON-Effekt - Formelumstellung
a) Bei einem COMPTON-Prozess an ruhenden Elektronen beträgt die Wellenlänge der einfallenden Strahlung…
Zur Aufgabea) Bei einem COMPTON-Prozess an ruhenden Elektronen beträgt die Wellenlänge der einfallenden Strahlung…
Zur AufgabeCOMPTON-Streuung von ionisierender Strahlung
\(\gamma\)-Quanten radioaktiver Präparate rufen ebenso den COMPTON-Effekt hervor wie RÖNTGEN-Quanten. \(\rm{Ba}-137\) emittiert beim radioaktiven…
Zur Aufgabe\(\gamma\)-Quanten radioaktiver Präparate rufen ebenso den COMPTON-Effekt hervor wie RÖNTGEN-Quanten. \(\rm{Ba}-137\) emittiert beim radioaktiven…
Zur AufgabeMaximale Wellenlängenänderung beim COMPTON-Effekt
Der COMPTON-Effekt beschreibt die Wellenlängenänderung von Strahlung bei der Streuung an quasifreien Elektronen. …
Zur AufgabeDer COMPTON-Effekt beschreibt die Wellenlängenänderung von Strahlung bei der Streuung an quasifreien Elektronen. …
Zur AufgabeEnergiebetrachtungen beim COMPTON-Effekt
RÖNTGEN-Strahlung der Wellenlänge \(\lambda = 1{,}00 \cdot 10^{-10}\,\rm{m}\) wird an den quasifreien, als ruhend angenommenen Elektronen in einem…
Zur AufgabeRÖNTGEN-Strahlung der Wellenlänge \(\lambda = 1{,}00 \cdot 10^{-10}\,\rm{m}\) wird an den quasifreien, als ruhend angenommenen Elektronen in einem…
Zur Aufgabe