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Kohlendioxid-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 AufgabeArgon-Ionen-Laser (Abitur BY 2006 LK A3-2)
Angeregte Zustände von Argon-Ionen lassen sich zur Erzeugung von Laserlicht verwenden. Der Argon-Ionen-Laser findet Verwendung bei der Holographie, in…
Zur AufgabeAngeregte Zustände von Argon-Ionen lassen sich zur Erzeugung von Laserlicht verwenden. Der Argon-Ionen-Laser findet Verwendung bei der Holographie, in…
Zur AufgabeHe-Ne-Laser (Abitur BY 2002 LK A3-2)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 He-Ne-LaserBei einem He-Ne-Laser werden Helium- und Neon-Atome in einem Gasentladungsrohr angeregt. Dieses ist…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 He-Ne-LaserBei einem He-Ne-Laser werden Helium- und Neon-Atome in einem Gasentladungsrohr angeregt. Dieses ist…
Zur AufgabeAnregung von Wasserstoff (Abitur BY 2002 GK A3-1)
Elektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…
Zur AufgabeElektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…
Zur AufgabeRÖNTGEN-Spektrum von Molybdän (Abitur BY 1987 LK A4-2)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EmissionsspektrumÜber die Energiezustände von Elektronen innerer Schalen bei Mehrelektronenatomen geben die…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 EmissionsspektrumÜber die Energiezustände von Elektronen innerer Schalen bei Mehrelektronenatomen geben die…
Zur AufgabeEinatomige Eisenschicht
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur AufgabeBerechne den Inhalt der Fläche, die ein Eisenstück (\({\rho _{{\rm{Fe}}}} =…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur AufgabeBerechne den Inhalt der Fläche, die ein Eisenstück (\({\rho _{{\rm{Fe}}}} =…
Zur AufgabeÖlfleck-Versuch
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des VersuchsBei einem Ölfleckversuch war in einem Tropfen das Ölvolumen \({{V_{{\rm{Öl}}}} = 1{,}0 \cdot…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des VersuchsBei einem Ölfleckversuch war in einem Tropfen das Ölvolumen \({{V_{{\rm{Öl}}}} = 1{,}0 \cdot…
Zur AufgabeLeck bei einer Motoryacht
Hinweis: Die Idee zu dieser Aufgabe entstammt einem Aufgabenvorschlag des ISB Bayern. …
Zur AufgabeHinweis: Die Idee zu dieser Aufgabe entstammt einem Aufgabenvorschlag des ISB Bayern. …
Zur AufgabeÖlfleck-Versuch (Abitur BY 2001 GK A3-1)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des VersuchsAuf einer empfindlichen Waage steht ein flaches Schälchen mit einer dünnen Schicht Ölsäure…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze des VersuchsAuf einer empfindlichen Waage steht ein flaches Schälchen mit einer dünnen Schicht Ölsäure…
Zur AufgabeÖlfleck-Versuch (Abitur BY 1988 LK A1-1)
Zur groben Abschätzung der Größenordnung von Molekülen und der AVOGADRO-Konstanten dient der "Ölfleckversuch" …
Zur AufgabeZur groben Abschätzung der Größenordnung von Molekülen und der AVOGADRO-Konstanten dient der "Ölfleckversuch" …
Zur AufgabeSandkörner und Muschelatome
Sergio Cerrato - Italia via Pixabay Abb. 1 Muschel am StrandDer berühmte italienische Physiker Enrico FERMI stellte seinen Studenten immer…
Zur AufgabeSergio Cerrato - Italia via Pixabay Abb. 1 Muschel am StrandDer berühmte italienische Physiker Enrico FERMI stellte seinen Studenten immer…
Zur AufgabeStoß von Leicht mit Schwer
Joachim Herz Stiftung Leonie Englert Abb. 1 Stoß einer Murmel gegen eine BowlingkugelErläutere was geschieht, wenn eine kleine Murmel…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Leonie Englert Abb. 1 Stoß einer Murmel gegen eine BowlingkugelErläutere was geschieht, wenn eine kleine Murmel…
Zur AufgabeAtomhypothese von PROUT
Henry Wyndham Phillips, 1820 - 1868, Public domain, via Wikimedia Commons Abb. 1 William PROUT (1785 - 1850); von Henry Wyndham Phillips, 1820…
Zur AufgabeHenry Wyndham Phillips, 1820 - 1868, Public domain, via Wikimedia Commons Abb. 1 William PROUT (1785 - 1850); von Henry Wyndham Phillips, 1820…
Zur AufgabeVersuch von RUTHERFORD
a) [Public domain], via Wikimedia Commons …
Zur Aufgabea) [Public domain], via Wikimedia Commons …
Zur AufgabeAlphateilchen beim RUTHERFORD-Versuch
RUTHERFORD verwandte bei seinem Streuexperiment einen Radium-Strahler, der \(\alpha\)-Teilchen mit einer Bewegungsenergie von \(5{,}59\,\rm{MeV}\)…
Zur AufgabeRUTHERFORD verwandte bei seinem Streuexperiment einen Radium-Strahler, der \(\alpha\)-Teilchen mit einer Bewegungsenergie von \(5{,}59\,\rm{MeV}\)…
Zur AufgabeAus wie vielen Atomen besteht ein Mensch?
a) Joachim Herz Stiftung Abb. 1…
Zur Aufgabea) Joachim Herz Stiftung Abb. 1…
Zur AufgabeAbschätzung der Atomgröße (Abitur BY 2007 GK A3-1)
Bei der Durchführung des sogenannten Ölfleckversuchs verwendet man ein Gemisch aus Ölsäure (C17H33COOH) und Leichtbenzin, wobei der Volumenanteil der…
Zur AufgabeBei der Durchführung des sogenannten Ölfleckversuchs verwendet man ein Gemisch aus Ölsäure (C17H33COOH) und Leichtbenzin, wobei der Volumenanteil der…
Zur AufgabeTomatenrot (Abitur BY 2018 Ph12-1 A1)
Die charakteristische rote Farbe von Tomaten beruht hauptsächlich auf der Eigenschaft des Moleküls Lycopen, Licht bestimmter Wellenlängen zu…
Zur AufgabeDie charakteristische rote Farbe von Tomaten beruht hauptsächlich auf der Eigenschaft des Moleküls Lycopen, Licht bestimmter Wellenlängen zu…
Zur AufgabeSpektrum von Antiwasserstoff (Abitur BY 2018 Ph12-1 A1)
Im Jahre 2016 wurde am Forschungszentrum CERN erstmals das Spektrum eines Antimaterieatoms analysiert. Im Rahmen der Messgenauigkeit wurde am Übergang…
Zur AufgabeIm Jahre 2016 wurde am Forschungszentrum CERN erstmals das Spektrum eines Antimaterieatoms analysiert. Im Rahmen der Messgenauigkeit wurde am Übergang…
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.
Atommodell von BOHR
- BOHR versucht die die zentralen Probleme des Rutherford-Modells (Stabilität und quantenhafte Emission und Absorption) mit drei Postulaten zu lösen.
- Die mit den drei Postulaten verbundene Vorstellung um den Kern kreisender Elektronen ist jedoch nicht haltbar!
- BOHR versucht die die zentralen Probleme des Rutherford-Modells (Stabilität und quantenhafte Emission und Absorption) mit drei Postulaten zu lösen.
- Die mit den drei Postulaten verbundene Vorstellung um den Kern kreisender Elektronen ist jedoch nicht haltbar!
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 \(\frac{1}{{{\lambda _{{K_{\alpha}}}}}} = {\left( {Z - 1} \right)^2} \cdot {R_\infty } \cdot \frac{3}{4}\)
Bestimmung der AVOGADRO-Konstante durch RÖNTGEN-Spektroskopie
- Kennst du die Dichte, die Struktur und den Aufbau (Netzebenenabstand) eines Kristalls, so kannst du die AVOGADRO-Konstante bestimmen
- Den Netzebenenabstand eines Einkristalls bestimmt man mittels RÖNTGEN-Spektroskopie
- Die Elementarzelle eines einfachen kubischen Einkristalls ist ein Würfel. Jeder Elementarzelle wird hier genau ein Teilchen zugeordnet.
- Kennst du die Dichte, die Struktur und den Aufbau (Netzebenenabstand) eines Kristalls, so kannst du die AVOGADRO-Konstante bestimmen
- Den Netzebenenabstand eines Einkristalls bestimmt man mittels RÖNTGEN-Spektroskopie
- Die Elementarzelle eines einfachen kubischen Einkristalls ist ein Würfel. Jeder Elementarzelle wird hier genau ein Teilchen zugeordnet.
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 \(6{,}02214\cdot 10^{23}\,\rm{mol}^{-1}\).
Bremsstrahlung
- In der Anode der Röntgenröhre werden die auftreffenden schnellen Elektronen stark abgebremst. Dabei entsteht die Bremsstrahlung.
- Die Elektronen werden im Anodenmaterial je nach Abstand zu einem Kern unterschiedlich stark beschleunigt, entsprechend enthält das Spektrum der Bremsstrahlung alle Photonenenergien bis zum Höchstwert.
- Die Bremsstrahlung einer Röntgenröhre ist ein kontinuierliches Spektrum. Die maximale Photonenenergie bzw. die untere Grenzwellenlänge der Photonen wird dabei von der Beschleunigungsspannung bestimmt.
- In der Anode der Röntgenröhre werden die auftreffenden schnellen Elektronen stark abgebremst. Dabei entsteht die Bremsstrahlung.
- Die Elektronen werden im Anodenmaterial je nach Abstand zu einem Kern unterschiedlich stark beschleunigt, entsprechend enthält das Spektrum der Bremsstrahlung alle Photonenenergien bis zum Höchstwert.
- Die Bremsstrahlung einer Röntgenröhre ist ein kontinuierliches Spektrum. Die maximale Photonenenergie bzw. die untere Grenzwellenlänge der Photonen wird dabei von der Beschleunigungsspannung bestimmt.
Periodentafel der Elemente
- Die Struktur im Periodensystem der Elemente legen Beobachtungen hinsichtlich der Ionisierungsenergie und des Molvolumens nahe.
- Die Anordnung der Elemente im Periodensystem erfolgt nach ihrer Ordnungszahl (Kernladungszahl) \(Z\).
- Die Struktur im Periodensystem der Elemente legen Beobachtungen hinsichtlich der Ionisierungsenergie und des Molvolumens nahe.
- Die Anordnung der Elemente im Periodensystem erfolgt nach ihrer Ordnungszahl (Kernladungszahl) \(Z\).
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.
Linearer Potentialtopf
- Im Modell des eindimensionalen linearen unendlichen Potentialtopfs ist die potentielle Energie eines Teilchens im Topf Null, an den Rändern unendlich groß.
- Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Teilchens am Topfrand ist Null. Die Eigenschwingungen des Teilchens im Potentialtopf sind daher analog zu stehenden Seilwellen an festen Enden.
- Mit der Beziehung \(\lambda=\frac{h}{p}\) ergibt sich die Gesamtenergie des Teilchens im Potentialtopf zu \({E_{\rm{ges}}} = \frac{{{h^2}}}{{8 \cdot m \cdot {a^2}}} \cdot {n^2}\)
- Mit \(n\in \left\{ {1\;;\;2\;;\;3\;;\;...} \right\}\) erhält man die verschiedenen Energieniveaus des Elektrons im Potentialtopf.
- Im Modell des eindimensionalen linearen unendlichen Potentialtopfs ist die potentielle Energie eines Teilchens im Topf Null, an den Rändern unendlich groß.
- Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Teilchens am Topfrand ist Null. Die Eigenschwingungen des Teilchens im Potentialtopf sind daher analog zu stehenden Seilwellen an festen Enden.
- Mit der Beziehung \(\lambda=\frac{h}{p}\) ergibt sich die Gesamtenergie des Teilchens im Potentialtopf zu \({E_{\rm{ges}}} = \frac{{{h^2}}}{{8 \cdot m \cdot {a^2}}} \cdot {n^2}\)
- Mit \(n\in \left\{ {1\;;\;2\;;\;3\;;\;...} \right\}\) erhält man die verschiedenen Energieniveaus des Elektrons im Potentialtopf.
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.