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Luftpumpe
Joachim Herz Stiftung / Ingolf Sauer Abb. 1 Prinzipieller Aufbau einer LuftpumpeEine Luftpumpe hat einen Hub von…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung / Ingolf Sauer Abb. 1 Prinzipieller Aufbau einer LuftpumpeEine Luftpumpe hat einen Hub von…
Zur AufgabeSichtbares Spektrum von atomarem Wasserstoff
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Energiestufen im atomaren WasserstoffDie nebenstehende Abbildung zeigt die Energiestufen im atomaren Wasserstoff.…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Energiestufen im atomaren WasserstoffDie nebenstehende Abbildung zeigt die Energiestufen im atomaren Wasserstoff.…
Zur AufgabeSpektrallinien von einfach ionisiertem Helium
Ein einfach ionisiertes Heliumatom \({\rm{He}}^+\) wird zum Leuchten angeregt. Dabei kann man Photonen mit den Energien \(2{,}6\,\rm{eV}\),…
Zur AufgabeEin einfach ionisiertes Heliumatom \({\rm{He}}^+\) wird zum Leuchten angeregt. Dabei kann man Photonen mit den Energien \(2{,}6\,\rm{eV}\),…
Zur AufgabePlasmakugel (Abitur BY 2010 LK A3-2)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Plasmakugel Joachim Herz Stiftung Abb.…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Plasmakugel Joachim Herz Stiftung Abb.…
Zur AufgabeAnregung von Neon-Atomen (Abitur BY 2005 LK A3-2)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des ExperimentsZur experimentellen Bestimmung der Energiestufen von Neon wird ein FRANCK-HERTZ-Rohr mit…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des ExperimentsZur experimentellen Bestimmung der Energiestufen von Neon wird ein FRANCK-HERTZ-Rohr mit…
Zur AufgabeFRANCK-HERTZ-Versuch (Abitur BY 2006 GK A3-1)
Im Jahr 1925 wurden die deutschen Physiker James FRANCK (1882 - 1964) und Gustav HERTZ (1887 - 1975) für ihre experimentellen Forschungen auf dem…
Zur AufgabeIm Jahr 1925 wurden die deutschen Physiker James FRANCK (1882 - 1964) und Gustav HERTZ (1887 - 1975) für ihre experimentellen Forschungen auf dem…
Zur Aufgabeh-Bestimmung mit RÖNTGEN-Strahlung (Abitur BY 2005 GK A3-3)
a) Unknown author, Public domain, via…
Zur Aufgabea) Unknown author, Public domain, via…
Zur AufgabePositronium-Atom (Abitur BY 2014 Ph12-2 A2)
Das Anti-Teilchen \(e^+\) zum Elektron heißt Positron. Als Positronen-Quelle für Experimente wird häufig der β+-Strahler \({}^{22}{\rm{Na}}\)…
Zur AufgabeDas Anti-Teilchen \(e^+\) zum Elektron heißt Positron. Als Positronen-Quelle für Experimente wird häufig der β+-Strahler \({}^{22}{\rm{Na}}\)…
Zur AufgabeRYDBERG-Atome (Abitur BY 2004 GK A3-2)
Atome, die sich in sehr hoch angeregten Zuständen befinden, werden als RYDBERG-Atome bezeichnet. Durch radioastronomische Beobachtungen wurden im…
Zur AufgabeAtome, die sich in sehr hoch angeregten Zuständen befinden, werden als RYDBERG-Atome bezeichnet. Durch radioastronomische Beobachtungen wurden im…
Zur AufgabeEindimensionaler Potentialtopf (Abitur BY 2007 GK A3-2)
Das Zustandekommen von diskreten Energieniveaus (charakterisiert durch die Quantenzahl n) für ein in der Atomhülle gebundenes Elektron kann am Modell…
Zur AufgabeDas Zustandekommen von diskreten Energieniveaus (charakterisiert durch die Quantenzahl n) für ein in der Atomhülle gebundenes Elektron kann am Modell…
Zur AufgabeHochleistungs-Rubinlaser
US gov, Public domain, via Wikimedia Commons, Beschriftungen von LEIFIphysik Abb. 1 RubinlaserWährend die kontinuierlich arbeitenden…
Zur AufgabeUS gov, Public domain, via Wikimedia Commons, Beschriftungen von LEIFIphysik Abb. 1 RubinlaserWährend die kontinuierlich arbeitenden…
Zur AufgabeKohlendioxid-Laser (Abitur BY 2011 LK A3-2)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EnergieniveauschemaUm bei einem mit Kohlendioxid (\(\rm{CO}_2\)) betriebenen Laser die \(\rm{CO}_2\)-Moleküle aus…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 EnergieniveauschemaUm bei einem mit Kohlendioxid (\(\rm{CO}_2\)) betriebenen Laser die \(\rm{CO}_2\)-Moleküle aus…
Zur AufgabeAlkohol und Wasser im Thermometer
Beschreibe die Beobachtungen des dargestellten Versuchs. Skizziere das Temperatur-Volumendiagramm, das sich daraus für Wasser im gezeigten Bereich…
Zur AufgabeBeschreibe die Beobachtungen des dargestellten Versuchs. Skizziere das Temperatur-Volumendiagramm, das sich daraus für Wasser im gezeigten Bereich…
Zur AufgabeEnergieträger Wasserstoff
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Wasserstoff und Benzin - ein VergleichWasserstoff ist keine primäre Energiequelle wie Erdöl, Biomasse oder…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Wasserstoff und Benzin - ein VergleichWasserstoff ist keine primäre Energiequelle wie Erdöl, Biomasse oder…
Zur AufgabeBestimmung des absoluten Nullpunktes
Beim Versuch nach GAY-LUSSAC wird mit Hilfe eines Gasthermometers der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Volumen einer abgeschlossenen…
Zur AufgabeBeim Versuch nach GAY-LUSSAC wird mit Hilfe eines Gasthermometers der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Volumen einer abgeschlossenen…
Zur AufgabeSpektren
- 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.
- 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.
Gesetz von MOSELEY
- 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 \(\frac{1}{{{\lambda _{{K_{\alpha}}}}}} = {\left( {Z - 1} \right)^2} \cdot {R_\infty } \cdot \frac{3}{4}\)
- 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 \(\frac{1}{{{\lambda _{{K_{\alpha}}}}}} = {\left( {Z - 1} \right)^2} \cdot {R_\infty } \cdot \frac{3}{4}\)
Der Transistor-Effekt
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
Atomare Größen
- 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 \(6{,}02214\cdot 10^{23}\,\rm{mol}^{-1}\).
- 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 \(6{,}02214\cdot 10^{23}\,\rm{mol}^{-1}\).
Änderung der inneren Energie
- Eine Änderung der inneren Energie \(\Delta E_{\rm i}\) kann durch Verrichtung von Arbeit an einem Körper oder durch Übertragung von Wärme auf einen Körper erfolgen.
- Die Änderung der innere Energie \(\Delta E_{\rm i}\) ist proportional zur Temperaturänderung \(\Delta \vartheta\) und zur Masse \(m\) .
- Mathematisch wird der Zusammenhang beschrieben durch \(\Delta E_{\rm i}= c \cdot m\cdot \Delta \vartheta\).
- Eine Änderung der inneren Energie \(\Delta E_{\rm i}\) kann durch Verrichtung von Arbeit an einem Körper oder durch Übertragung von Wärme auf einen Körper erfolgen.
- Die Änderung der innere Energie \(\Delta E_{\rm i}\) ist proportional zur Temperaturänderung \(\Delta \vartheta\) und zur Masse \(m\) .
- Mathematisch wird der Zusammenhang beschrieben durch \(\Delta E_{\rm i}= c \cdot m\cdot \Delta \vartheta\).
Teilchenmodell
- Alle Körper sind aus kleinen, sich ständig bewegenden Teilchen aufgebaut.
- Ein Körper hat unterschiedliche Eigeschaften, je nachdem ob er fest, flüssig oder gasförmig ist.
- Je mehr ein Stoff erwärmt wird, desto mehr bewegen sich die Teilchen des Stoffes.
- Alle Körper sind aus kleinen, sich ständig bewegenden Teilchen aufgebaut.
- Ein Körper hat unterschiedliche Eigeschaften, je nachdem ob er fest, flüssig oder gasförmig ist.
- Je mehr ein Stoff erwärmt wird, desto mehr bewegen sich die Teilchen des Stoffes.
Atomaufbau
- Modelle über den Atomaufbau haben sich ständig weiterentwickelt.
- Ein Atom besteht aus einem sehr kleinen Atomkern und einer Hülle.
- Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. In der Atomhülle halten sich die Elektronen auf.
- Protonen und Neutronen bestehen wiederum jeweils aus drei Quarks.
- Modelle über den Atomaufbau haben sich ständig weiterentwickelt.
- Ein Atom besteht aus einem sehr kleinen Atomkern und einer Hülle.
- Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. In der Atomhülle halten sich die Elektronen auf.
- Protonen und Neutronen bestehen wiederum jeweils aus drei Quarks.
Volumen- und Längenänderung von Festkörpern
- Festkörper dehnen sich beim Erwärmen i.d.R. in alle Raumrichtung gleichmäßig aus.
- Bei Festkörpern gibt man oft den Längenausdehnungskoeffizienten \(\alpha\) an.
- Für die Längenänderung gilt \(\Delta l = \alpha \cdot {l_0} \cdot \Delta \vartheta\).
- Festkörper dehnen sich beim Erwärmen i.d.R. in alle Raumrichtung gleichmäßig aus.
- Bei Festkörpern gibt man oft den Längenausdehnungskoeffizienten \(\alpha\) an.
- Für die Längenänderung gilt \(\Delta l = \alpha \cdot {l_0} \cdot \Delta \vartheta\).
Dotierte Halbleiter
- Man unterscheidet zwischen n-dotierten und p-dotierten Halbleitern (kurz n- bzw. p-Halbleiter).
- Bei n-Halbleitern entstehen frei bewegliche Elektronen auf einem Untergrund positiver, ortsfester Atomrümpfe.
- Bei p-Halbleitern entstehen frei bewegliche "Löcher" auf einem Untergrund negativer, ortsfester Atomrümpfe.
- Man unterscheidet zwischen n-dotierten und p-dotierten Halbleitern (kurz n- bzw. p-Halbleiter).
- Bei n-Halbleitern entstehen frei bewegliche Elektronen auf einem Untergrund positiver, ortsfester Atomrümpfe.
- Bei p-Halbleitern entstehen frei bewegliche "Löcher" auf einem Untergrund negativer, ortsfester Atomrümpfe.
Charakteristische Strahlung
- Im kontinuierlichen RÖNTGEN-Spektrum können charakteristische Linien identifiziert werden, die sog. charakteristische Strahlung.
- Ursache sind Übergänge von Elektronen zwischen spezifischen energetischen Elektronenschalen (K-Schale, L-Schale, M-Schale,...).
- Die Kα-Linie ist in charakteristischen Spektren besonders stark ausgeprägt und die Lage der Linie im kontinuierlichen Spektrum stoffspezifisch.
- Im kontinuierlichen RÖNTGEN-Spektrum können charakteristische Linien identifiziert werden, die sog. charakteristische Strahlung.
- Ursache sind Übergänge von Elektronen zwischen spezifischen energetischen Elektronenschalen (K-Schale, L-Schale, M-Schale,...).
- Die Kα-Linie ist in charakteristischen Spektren besonders stark ausgeprägt und die Lage der Linie im kontinuierlichen Spektrum stoffspezifisch.
Energiezustände von Atomen
- Atome können nur Zustände mit ganz bestimmten, diskreten Energiezuständen annehmen.
- Entsprechend haben die von einem Atom ausgesendeten Photonen jeweils genau die Energie, die zwischen zwei solchen diskreten Energieniveaus des Atoms liegt.
- Um ein Atom anzuregen, benötigt es ebenfalls exakt einen solchen "passenden" Energiebetrag.
- Das Auftreten von Linienspektren kann durch diskrete Energieniveaus erklärt werden.
- Atome können nur Zustände mit ganz bestimmten, diskreten Energiezuständen annehmen.
- Entsprechend haben die von einem Atom ausgesendeten Photonen jeweils genau die Energie, die zwischen zwei solchen diskreten Energieniveaus des Atoms liegt.
- Um ein Atom anzuregen, benötigt es ebenfalls exakt einen solchen "passenden" Energiebetrag.
- Das Auftreten von Linienspektren kann durch diskrete Energieniveaus erklärt werden.
Erster Hauptsatz der Wärmelehre
- Die innere Energie \(E_{\rm{i}}\) eines Systems kann durch Zufuhr oder Entzug von mechanische Arbeit \(W\) und/oder einer Wärmemenge \(Q\) erhöht oder verringert werden.
- Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre lautet \(\Delta E_{\rm i} = W + Q\).
- Die innere Energie \(E_{\rm{i}}\) eines Systems kann durch Zufuhr oder Entzug von mechanische Arbeit \(W\) und/oder einer Wärmemenge \(Q\) erhöht oder verringert werden.
- Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre lautet \(\Delta E_{\rm i} = W + Q\).
Klassische Röntgenaufnahmen
- Röntgenstrahlen bzw. Röntgenbilder sind in der Medizin wichtige Diagnosewerkzeuge.
- Dabei wird ausgenutzt, dass unterschiedliches Gewebe und Knochen die Röntgenstrahlung unterschiedlich stark absorbieren (schwächen).
- Moderne digitale Röntgengeräte senken die durch eine Röntgenaufnahme verursachte Strahlenbelastung stark.
- Röntgenstrahlen bzw. Röntgenbilder sind in der Medizin wichtige Diagnosewerkzeuge.
- Dabei wird ausgenutzt, dass unterschiedliches Gewebe und Knochen die Röntgenstrahlung unterschiedlich stark absorbieren (schwächen).
- Moderne digitale Röntgengeräte senken die durch eine Röntgenaufnahme verursachte Strahlenbelastung stark.
Energie-Impuls-Beziehung
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)