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TESLA-Beschleuniger (Abitur BY 2004 GK A2-3)
Der geplante Teilchenbeschleuniger TESLA soll mit gepulsten Elektronenpaketen arbeiten. Diese werden erzeugt, indem man im Vakuum eine Photokathode…
Zur AufgabeDer geplante Teilchenbeschleuniger TESLA soll mit gepulsten Elektronenpaketen arbeiten. Diese werden erzeugt, indem man im Vakuum eine Photokathode…
Zur AufgabeVerschiedene Bestrahlungen einer Photozelle
Eine Photozelle wird zunächst bei der Gegenspannung \(0{\rm{V}}\) a)mit Licht einheitlicher Wellenlänge \(\lambda \) und der Leistung \(P\), b)mit…
Zur AufgabeEine Photozelle wird zunächst bei der Gegenspannung \(0{\rm{V}}\) a)mit Licht einheitlicher Wellenlänge \(\lambda \) und der Leistung \(P\), b)mit…
Zur AufgabePhotonendichte
Ein Parallelbündel grünen Lichts mit der Wellenlänge \(550{\rm{nm}}\) enthält in einem Kubikzentimeter \(2,0 \cdot {10^{12}}\) Photonen. a)Berechnen…
Zur AufgabeEin Parallelbündel grünen Lichts mit der Wellenlänge \(550{\rm{nm}}\) enthält in einem Kubikzentimeter \(2,0 \cdot {10^{12}}\) Photonen. a)Berechnen…
Zur AufgabeInterferenz und Photoeffekt
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des Versuchsaufbaus Ein schmales Lichtbündel aus einer Quecksilberdampflampe strahlt auf ein Gitter mit…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des Versuchsaufbaus Ein schmales Lichtbündel aus einer Quecksilberdampflampe strahlt auf ein Gitter mit…
Zur AufgabePLANCK-Konstante mit LED (Abitur BY 2003 LK A3-1)
a)Die PLANCK-Konstante kann mit Hilfe einer Vakuumphotozelle bestimmt werden ("Photoeffekt"). Skizzieren Sie einen dazu geeigneten…
Zur Aufgabea)Die PLANCK-Konstante kann mit Hilfe einer Vakuumphotozelle bestimmt werden ("Photoeffekt"). Skizzieren Sie einen dazu geeigneten…
Zur AufgabeSchwebende Kupferpartikel (Abitur BY 2001 GK A2-3)
Mikroskopisch kleine Kupferpartikel werden zwischen die horizontal gelagerten Platten eines Kondensators (Plattenabstand \(d\)) eingebracht und mit…
Zur AufgabeMikroskopisch kleine Kupferpartikel werden zwischen die horizontal gelagerten Platten eines Kondensators (Plattenabstand \(d\)) eingebracht und mit…
Zur AufgabeGegenfeldmethode (Abitur BY 2003 GK A2-4)
Man bestrahlt die Photokathode einer Vakuumphotozelle nacheinander mit drei ausgewählten Linien des Heliumspektrums (\({\lambda _{{\rm{rot}}}} =…
Zur AufgabeMan bestrahlt die Photokathode einer Vakuumphotozelle nacheinander mit drei ausgewählten Linien des Heliumspektrums (\({\lambda _{{\rm{rot}}}} =…
Zur AufgabePhotonenimpuls (Abitur BY 1998 LK A3-1)
Eine Platte der Fläche \(A = 4,0{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}\) wird von einer praktisch punktförmigen Lichtquelle bestrahlt, die Licht der Wellenlänge…
Zur AufgabeEine Platte der Fläche \(A = 4,0{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}\) wird von einer praktisch punktförmigen Lichtquelle bestrahlt, die Licht der Wellenlänge…
Zur AufgabePhotoeffekt und Spannungsnormal (Abitur BY 2002 GK A2-2)
a)Erklären Sie, auf welche Weise sich zwischen Kathode und Anode einer Vakuum-Fotozelle, deren Kathode mit monochromatischem Licht der Wellenlänge…
Zur Aufgabea)Erklären Sie, auf welche Weise sich zwischen Kathode und Anode einer Vakuum-Fotozelle, deren Kathode mit monochromatischem Licht der Wellenlänge…
Zur AufgabeRÖNTGEN-Fotoelektronen-Spektroskopie (Abitur BY 2013 Ph12 A2-1d-g)
Eine technische Nutzung des Fotoeffekts ist die RÖNTGEN-Fotoelektronen-Spektroskopie. Wird Silizium mit RÖNTGEN-Strahlung der Energie…
Zur AufgabeEine technische Nutzung des Fotoeffekts ist die RÖNTGEN-Fotoelektronen-Spektroskopie. Wird Silizium mit RÖNTGEN-Strahlung der Energie…
Zur AufgabeLENARD-Versuch (Abitur BY 2004 LK A3-1)
1888 bestrahlte Wilhelm HALLWACHS eine geladene, auf einem Elektroskop sitzende Metallplatte mit UV-Licht. a)Erläutern Sie, aus welchen Beobachtungen…
Zur Aufgabe1888 bestrahlte Wilhelm HALLWACHS eine geladene, auf einem Elektroskop sitzende Metallplatte mit UV-Licht. a)Erläutern Sie, aus welchen Beobachtungen…
Zur AufgabeNeutronenfilter
Ein Graphitkristall habe die folgenden Netzebenenabstände: \({d_1} = 1,23 \cdot {10^{ - 10}}{\rm{m}}\), \({d_2} = 2,13 \cdot {10^{ - 10}}{\rm{m}}\)…
Zur AufgabeEin Graphitkristall habe die folgenden Netzebenenabstände: \({d_1} = 1,23 \cdot {10^{ - 10}}{\rm{m}}\), \({d_2} = 2,13 \cdot {10^{ - 10}}{\rm{m}}\)…
Zur AufgabeDeterminismus (Abitur BW 2005 A3-d)
Richard FEYNMAN (1918 - 1988); Tamiko Thiel 1984 (OTRS communication from photographer) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons Der…
Zur AufgabeRichard FEYNMAN (1918 - 1988); Tamiko Thiel 1984 (OTRS communication from photographer) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons Der…
Zur AufgabeElektronenbeugungsröhre
a)Beschreiben Sie mit Hilfe einer Skizze den Aufbau der im Unterricht verwendeten Elektronenbeugungsröhre. b)Erläutern Sie mit Hilfe einer…
Zur Aufgabea)Beschreiben Sie mit Hilfe einer Skizze den Aufbau der im Unterricht verwendeten Elektronenbeugungsröhre. b)Erläutern Sie mit Hilfe einer…
Zur AufgabeAusrede des Torwarts
Ein Fußballspieler schießt den Ball zwischen zwei gegnerischen Verteidigern hindurch auf das Tor. Die Masse des Balls ist \(m=0{,}40\,{\rm{kg}}\),…
Zur AufgabeEin Fußballspieler schießt den Ball zwischen zwei gegnerischen Verteidigern hindurch auf das Tor. Die Masse des Balls ist \(m=0{,}40\,{\rm{kg}}\),…
Zur AufgabeQuantenobjekt Photon
Erläutern Sie am Beispiel des Doppelspaltversuchs, warum sich ein Photon weder wie ein klassisches Teilchen (z.B. Schrotkorn) noch wie eine klassische…
Zur AufgabeErläutern Sie am Beispiel des Doppelspaltversuchs, warum sich ein Photon weder wie ein klassisches Teilchen (z.B. Schrotkorn) noch wie eine klassische…
Zur AufgabePhotoelektrischer Effekt (Abitur BY 2007 GK A2-3)
Eine Vakuumphotozelle wird nacheinander mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge \(\lambda \) bestrahlt. Mit einem Voltmeter wird festgestellt, dass…
Zur AufgabeEine Vakuumphotozelle wird nacheinander mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge \(\lambda \) bestrahlt. Mit einem Voltmeter wird festgestellt, dass…
Zur AufgabeInterferenzversuche mit dem He-Ne-Laser (Abitur BY 2016 Ph12 A1-2)
Ein Helium-Neon-Laser der Leistung \(0{,}80\,{\rm{mW}}\) emittiert Licht der Wellenlänge \(633\,{\rm{nm}}\). Trifft dieses Licht auf einen…
Zur AufgabeEin Helium-Neon-Laser der Leistung \(0{,}80\,{\rm{mW}}\) emittiert Licht der Wellenlänge \(633\,{\rm{nm}}\). Trifft dieses Licht auf einen…
Zur AufgabeBewegte Elektronen (Abitur BY 2003 GK A3-3)
In Anlehnung an den Doppelspaltversuch nach JÖNSSON soll der Wellencharakter bewegter Elektronen experimentell nachgewiesen werden. Es steht ein…
Zur AufgabeIn Anlehnung an den Doppelspaltversuch nach JÖNSSON soll der Wellencharakter bewegter Elektronen experimentell nachgewiesen werden. Es steht ein…
Zur AufgabeElektronen am Doppelspalt (Abitur BY 2017 Ph12 A1-1)
Ein Elektronenstrahl wird auf einen Doppelspalt gerichtet, dessen Spaltmitten den Abstand \(272\,\rm{nm}\) haben. Hinter dem Doppelspalt werden die…
Zur AufgabeEin Elektronenstrahl wird auf einen Doppelspalt gerichtet, dessen Spaltmitten den Abstand \(272\,\rm{nm}\) haben. Hinter dem Doppelspalt werden die…
Zur AufgabeMÖLLENSTEDT-Versuch (Abitur BY 1982 LK A3-2/3)
Hinweis: Siehe auch den optischen Teil dieser Abituraufgabe. Die nebenstehende Skizze zeigt eine vereinfachte Darstellung des erstmals von Gottfried…
Zur AufgabeHinweis: Siehe auch den optischen Teil dieser Abituraufgabe. Die nebenstehende Skizze zeigt eine vereinfachte Darstellung des erstmals von Gottfried…
Zur AufgabeWelle - Teilchen - Dualismus
- 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.
- 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.
Statistische Deutung
- 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.
- 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.
de-BROGLIE-Wellenlänge
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge für Elektronen berechnest du mittels \(\lambda _{\rm{DB}} = \frac{h}{p_{\rm{e}}}\)
- Im nicht-relativistischen Fall gilt dann z.B. \({\lambda _{{\rm{DB}}}} = \frac{h}{m_{\rm{e}} \cdot v} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot {E_{{\rm{kin}}}}} }} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot e \cdot {U_{{\rm{B}}}}} }}\)
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge für Elektronen berechnest du mittels \(\lambda _{\rm{DB}} = \frac{h}{p_{\rm{e}}}\)
- Im nicht-relativistischen Fall gilt dann z.B. \({\lambda _{{\rm{DB}}}} = \frac{h}{m_{\rm{e}} \cdot v} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot {E_{{\rm{kin}}}}} }} = \frac{h}{{\sqrt {2 \cdot {m_{\rm{e}}} \cdot e \cdot {U_{{\rm{B}}}}} }}\)
EINSTEINs Theorie des Lichts
- Licht ist ein Strom aus Energiepaketen, sogenannten Photonen.
- Ein Photon besitzt die Energie \(E_{\rm{Ph}} = h \cdot f\) und den Impuls \(p_{\rm{Ph}} = \frac{h}{\lambda }\).
- Der äußere Photoeffekt kann mit dem Photonenmodell gut erklärt werden.
- Licht ist ein Strom aus Energiepaketen, sogenannten Photonen.
- Ein Photon besitzt die Energie \(E_{\rm{Ph}} = h \cdot f\) und den Impuls \(p_{\rm{Ph}} = \frac{h}{\lambda }\).
- Der äußere Photoeffekt kann mit dem Photonenmodell gut erklärt werden.
Quantenobjekte
Die Quantenphysik zeichnet sich durch vier zentrale Wesenszüge aus: Statistisches Verhalten, Fähigkeit zur Interferenz, Eindeutige Messergebnisse und Komplementarität
Die Quantenphysik zeichnet sich durch vier zentrale Wesenszüge aus: Statistisches Verhalten, Fähigkeit zur Interferenz, Eindeutige Messergebnisse und Komplementarität
COMPTON-Effekt
Joachim Herz Stiftung
- Der COMPTON-Effekt bezeichnet die Vergrößerung der Wellenlänge \(\lambda\) eines Photons bei der Streuung an einem Teilchen wie bspw. einem Elektron.
- Die Zunahme der Wellenlänge \(\Delta\lambda\) bei einem Streuwinkel von \(\vartheta\) lässt sich berechnen mittels \[\Delta\lambda =\frac{h}{m_{0}\cdot c} (1-\cos\left(\vartheta\right))= \lambda_{\rm{C}} \cdot (1-\cos\left(\vartheta\right)).\]
- Die COMPTON-Wellenlänge \(\lambda_{\rm{C}}\) für Elektronen ist \[\lambda_{\rm{C,e}} =\frac{h}{m_{e}\cdot c} = 2{,}43\cdot 10^{-12}\,\rm{m}.\]
Joachim Herz Stiftung
- Der COMPTON-Effekt bezeichnet die Vergrößerung der Wellenlänge \(\lambda\) eines Photons bei der Streuung an einem Teilchen wie bspw. einem Elektron.
- Die Zunahme der Wellenlänge \(\Delta\lambda\) bei einem Streuwinkel von \(\vartheta\) lässt sich berechnen mittels \[\Delta\lambda =\frac{h}{m_{0}\cdot c} (1-\cos\left(\vartheta\right))= \lambda_{\rm{C}} \cdot (1-\cos\left(\vartheta\right)).\]
- Die COMPTON-Wellenlänge \(\lambda_{\rm{C}}\) für Elektronen ist \[\lambda_{\rm{C,e}} =\frac{h}{m_{e}\cdot c} = 2{,}43\cdot 10^{-12}\,\rm{m}.\]
Die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation
- Man kann den Ort und den Impuls von Quantenobjekten gleichzeitig nicht beliebig genau bestimmen.
- Das Produkt aus Orts- und Impulsunbestimmtheit kann nicht beliebig klein werden. Es gilt \(\Delta x \cdot \Delta {p_x} \ge \frac{h}{{4\pi }}\)
- Damit sind auch klassische Bahnvorstellungen von Teilchen nicht mehr möglich.
- Man kann den Ort und den Impuls von Quantenobjekten gleichzeitig nicht beliebig genau bestimmen.
- Das Produkt aus Orts- und Impulsunbestimmtheit kann nicht beliebig klein werden. Es gilt \(\Delta x \cdot \Delta {p_x} \ge \frac{h}{{4\pi }}\)
- Damit sind auch klassische Bahnvorstellungen von Teilchen nicht mehr möglich.
Erklärungsprobleme des Photoeffekts
Einige Aspekte des Photoeffektes können mit dem klassischen Wellenmodell nur schwerlich erklärt werden:
- Die Existenz einer oberen Grenzwellenlänge oberhalb derer auch bei gesteigerter Intensität keine Elektronen mehr ausgelöst werden.
- Trägheitsloses Einsetzen des Photostroms
Das Photonenmodell liefert für dieses Aspekte plausible Erklärungen.
Einige Aspekte des Photoeffektes können mit dem klassischen Wellenmodell nur schwerlich erklärt werden:
- Die Existenz einer oberen Grenzwellenlänge oberhalb derer auch bei gesteigerter Intensität keine Elektronen mehr ausgelöst werden.
- Trägheitsloses Einsetzen des Photostroms
Das Photonenmodell liefert für dieses Aspekte plausible Erklärungen.