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Quiz zu Zeit-Orts-Diagrammen

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Masseeinheiten

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Volumeneinheiten

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Widerstandseinheiten Typ A

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Widerstandseinheiten Typ B

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Widerstandseinheiten Typ A

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Umrechnen von Widerstandseinheiten Typ B

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum OHMschen Gesetz

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zum Zeit-Weg-Gesetz der gleichförmigen Bewegung

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zur Sonnenfinsternis

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zur Mondfinsternis

Aufgabe ( Quiz )
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Wesenszug 1: Statistische Vorhersagbarkeit

Grundwissen

  • Die Bahn eines einzelnen Photons beim Doppelspaltexperiment kann grundsätzlich nicht genau vorhergesagt werden.
  • Quantenphysikalische Ereignisse sind nicht deterministisch, unterliegen aber statistischen Gesetzmäßigkeiten.
  • Ein einfaches Beispiel hierzu ist das Verhalten von Photonen an einem Strahlteiler.

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Grundwissen

  • Die Bahn eines einzelnen Photons beim Doppelspaltexperiment kann grundsätzlich nicht genau vorhergesagt werden.
  • Quantenphysikalische Ereignisse sind nicht deterministisch, unterliegen aber statistischen Gesetzmäßigkeiten.
  • Ein einfaches Beispiel hierzu ist das Verhalten von Photonen an einem Strahlteiler.

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Wesenszug 2: Fähigkeit zur Interferenz

Grundwissen

  • 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.

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Grundwissen

  • 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.

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Wesenszug 3: Eindeutige Messergebnisse

Grundwissen

  • 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.

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Grundwissen

  • 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.

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Wesenszug 4: Komplementarität

Grundwissen

  • 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).

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Grundwissen

  • 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).

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Brennstäbe (Abitur BY 2019 Ph12-1 A1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die in Kernkraftwerken eingesetzten Brennstäbe sind dünnwandige Rohre, die kleine Uran-Pellets enthalten. Ein frisches Uran-Pellet der Masse…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die in Kernkraftwerken eingesetzten Brennstäbe sind dünnwandige Rohre, die kleine Uran-Pellets enthalten. Ein frisches Uran-Pellet der Masse…

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Betatron (Abitur BY 2019 Ph11-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Abb. 1 Querschnitt eines BetatronsDas Betatron ist ein sehr kompakter Beschleuniger für Elektronen. Diese kreisen innerhalb einer evakuierten…

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Abb. 1 Querschnitt eines BetatronsDas Betatron ist ein sehr kompakter Beschleuniger für Elektronen. Diese kreisen innerhalb einer evakuierten…

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Weidezaun (Abitur BY 2019 Ph11-1 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Abb. 1 Aufbau des Modellversuchs zum WeidezaunIm Unterricht wird mithilfe nebenstehender Schaltung ein elektrischer Weidezaun simuliert, indem der…

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Abb. 1 Aufbau des Modellversuchs zum WeidezaunIm Unterricht wird mithilfe nebenstehender Schaltung ein elektrischer Weidezaun simuliert, indem der…

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Kernfusionsreaktor ITER (Abitur BY 2019 Ph12-2 A1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

In Südfrankreich wird seit 2007 der Kernfusionsreaktor ITER gebaut. Eine Reaktion, die dort stattfinden soll, ist die Fusion eines Deuteriumkerns…

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In Südfrankreich wird seit 2007 der Kernfusionsreaktor ITER gebaut. Eine Reaktion, die dort stattfinden soll, ist die Fusion eines Deuteriumkerns…

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Interferenz und Dipolstrahlung (Abitur BY 2019 Ph12-1 A1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Abb. 1 Momentaufnahme der abgestrahlten Wellenfronten (Wellentäler gestrichelt, Wellenberge durchgezogen)Zwei identische gleichphasig schwingende und…

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Abb. 1 Momentaufnahme der abgestrahlten Wellenfronten (Wellentäler gestrichelt, Wellenberge durchgezogen)Zwei identische gleichphasig schwingende und…

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COULOMB-Gesetz (Abitur BY 2019 Ph11-1 A1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Abb. 1 VersuchsaufbauIm Unterricht soll die Kraft zwischen zwei identischen geladenen Metallkugeln mit Durchmesser \(2{,}0\,\rm{cm}\) untersucht…

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Abb. 1 VersuchsaufbauIm Unterricht soll die Kraft zwischen zwei identischen geladenen Metallkugeln mit Durchmesser \(2{,}0\,\rm{cm}\) untersucht…

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Bestimmung der PLANCK-Konstante (Abitur BY 2019 Ph12-1 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Am 20. Mai 2019 wurde das Ur-Kilogramm „in Rente geschickt“. Die Neudefinition des Kilogramms wurde auf die PLANCK-Konstante \(h\) zurückgeführt,…

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Am 20. Mai 2019 wurde das Ur-Kilogramm „in Rente geschickt“. Die Neudefinition des Kilogramms wurde auf die PLANCK-Konstante \(h\) zurückgeführt,…

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Metallhydrid-Speicher (Abitur BY 2019 Ph12-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 GitterIn Lanthan-Nickel-Pulver kann Wasserstoff unter hohem Druck eingelagert werden. Dabei dringen die…

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Joachim Herz Stiftung Abb. 1 GitterIn Lanthan-Nickel-Pulver kann Wasserstoff unter hohem Druck eingelagert werden. Dabei dringen die…

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Quantenmechanische Systematisierung des Periodensystems

Grundwissen

  • Die Zustände der gebundenen Elektronen eines Atoms werden mit den Quantenzahlen beschrieben.
  • Es gibt vier unterschiedliche Quantenzahlen: Hauptquantenzahl \(n\), Nebenquantenzahl \(l\), magnetische Quantenzahl \(m\) und Spin-Quantenzahl \(s\).
  • Das PAULI-Prinzip besagt, dass in einem Atom niemals zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können.

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Grundwissen

  • Die Zustände der gebundenen Elektronen eines Atoms werden mit den Quantenzahlen beschrieben.
  • Es gibt vier unterschiedliche Quantenzahlen: Hauptquantenzahl \(n\), Nebenquantenzahl \(l\), magnetische Quantenzahl \(m\) und Spin-Quantenzahl \(s\).
  • Das PAULI-Prinzip besagt, dass in einem Atom niemals zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können.

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Atomdurchmesser aus dem Ölfleckversuch

Grundwissen

  • Beim Ölfleckversuch wird aus einer makroskopischen Beobachtung auf eine mikroskopische Eigenschaft geschlossen.
  • Der Durchmesser eines Atoms liegt in der Größenordnung von \(10^{-10}\,\rm{m}\).

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  • Beim Ölfleckversuch wird aus einer makroskopischen Beobachtung auf eine mikroskopische Eigenschaft geschlossen.
  • Der Durchmesser eines Atoms liegt in der Größenordnung von \(10^{-10}\,\rm{m}\).

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Aufbau von Atomkernen

Grundwissen

  • 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\[_Z^A{\rm{X }} \buildrel \wedge \over = \;_{{\rm{Ordnungszahl}}}^{{\rm{Massenzahl}}}{\rm{Elementsymbol}},\;{\rm{alsoz}}.{\rm{B}}.\;_{\rm{6}}^{{\rm{14}}}{\rm{C}}\]

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  • 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\[_Z^A{\rm{X }} \buildrel \wedge \over = \;_{{\rm{Ordnungszahl}}}^{{\rm{Massenzahl}}}{\rm{Elementsymbol}},\;{\rm{alsoz}}.{\rm{B}}.\;_{\rm{6}}^{{\rm{14}}}{\rm{C}}\]

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Nuklidkarte stabiler Kerne

Grundwissen

  • 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.

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  • 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.

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Bestimmung der Gravitationskonstante aus dem Ortsfaktor

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Genaue Messungen des Ortsfaktors ergeben in Deutschland für die Städte Hamburg \({g_{{\rm{HH}}}} = 9{,}813730\,\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}}\), Köln…

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Genaue Messungen des Ortsfaktors ergeben in Deutschland für die Städte Hamburg \({g_{{\rm{HH}}}} = 9{,}813730\,\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}}\), Köln…

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Bestimmung von Masse und Dichte der Erde

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Henry CAVENDISH (1731 - 1810) gelang es im Jahr 1798 mit einer Gravitationswaage zum ersten Mal, den Wert der Gravitationskonstanten \(G\) ohne…

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Henry CAVENDISH (1731 - 1810) gelang es im Jahr 1798 mit einer Gravitationswaage zum ersten Mal, den Wert der Gravitationskonstanten \(G\) ohne…

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