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Suchergebnisse 91 - 120 von 187

Fadenstrahlrohr

Grundwissen

  • Im Fadenstrahlrohr werden Elektronen in einer Elektronenkanone beschleunigt und treten senkrecht zu den Feldlinien in das homogene B-Feld eines Helmholtzspulenpaares.
  • Die Elektronen bewegen sich im homogenen B-Feld auf einer Kreisbahn mit \(r = \frac{{m_e \cdot v_0}}{{e \cdot B}}\)
  • Mit dem Fadenstrahlrohr kann die spezifische Elektronenladung \(\frac{e}{m_e}\) bestimmt werden.

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Grundwissen

  • Im Fadenstrahlrohr werden Elektronen in einer Elektronenkanone beschleunigt und treten senkrecht zu den Feldlinien in das homogene B-Feld eines Helmholtzspulenpaares.
  • Die Elektronen bewegen sich im homogenen B-Feld auf einer Kreisbahn mit \(r = \frac{{m_e \cdot v_0}}{{e \cdot B}}\)
  • Mit dem Fadenstrahlrohr kann die spezifische Elektronenladung \(\frac{e}{m_e}\) bestimmt werden.

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WIENscher Geschwindigkeitsfilter

Grundwissen

  • Ein WIENscher Geschwindigkeitsfilter besteht aus einem homogenen elektrischen Feld und einem homogenen magnetischem Feld, die senkrecht zueinander stehen. Die Elektronen treten senkrecht zu beiden Feldern ein.
  • Nur wenn ein Elektron die passende Geschwindigkeit \(v=\frac{E}{B}\) besitzt, sind die elektrische Kraft und die LORENTZ-Kraft auf das Elektronen gleich groß und es passiert den Geschwindigkeitsfilter.

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  • Ein WIENscher Geschwindigkeitsfilter besteht aus einem homogenen elektrischen Feld und einem homogenen magnetischem Feld, die senkrecht zueinander stehen. Die Elektronen treten senkrecht zu beiden Feldern ein.
  • Nur wenn ein Elektron die passende Geschwindigkeit \(v=\frac{E}{B}\) besitzt, sind die elektrische Kraft und die LORENTZ-Kraft auf das Elektronen gleich groß und es passiert den Geschwindigkeitsfilter.

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Charakteristische Strahlung

Grundwissen

  • 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.

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  • 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.

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Energiezustände von Atomen

Grundwissen

  • 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.

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Grundwissen

  • 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.

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Ein- und Ausschalten von RL-Kreisen

Grundwissen

  • Insbesondere bei Ein- und Ausschaltvorgängen wird die Selbstinduktion deutlich
  • Strom- und Spannungsverlauf können mathematisch mittels \(e\)-Funktion exakt beschrieben werden

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  • Insbesondere bei Ein- und Ausschaltvorgängen wird die Selbstinduktion deutlich
  • Strom- und Spannungsverlauf können mathematisch mittels \(e\)-Funktion exakt beschrieben werden

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Modell der Elementarmagnete

Grundwissen

  • Modellhaft können wir ein Magneten immer weiter in Magnete zerteilen, bis wir kleinste, unteilbare Elementarmagnete haben. Auch diese haben jeweils Nord- und Südpol.
  • Mit Hilfe des Modells der Elementarmagnete kannst du viele Phänomene erklären: das Magnetisieren von Eisen, das  Entmagnetisieren durch Erhitzen und das Entmagnetisieren durch Erschütterung.

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  • Modellhaft können wir ein Magneten immer weiter in Magnete zerteilen, bis wir kleinste, unteilbare Elementarmagnete haben. Auch diese haben jeweils Nord- und Südpol.
  • Mit Hilfe des Modells der Elementarmagnete kannst du viele Phänomene erklären: das Magnetisieren von Eisen, das  Entmagnetisieren durch Erhitzen und das Entmagnetisieren durch Erschütterung.

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Klassische Röntgenaufnahmen

Grundwissen

  • 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.

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  • 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.

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DOPPLER-Effekt

Grundwissen

  • Der Doppler-Effekt ist die zeitliche Stauchung bzw. Dehnung einer Welle durch die Veränderungen des Abstands zwischen Sender und Empfänger.
  • Man unterscheidet häufig, ob sich der Sender oder der Empfänger bewegt. Der andere ist zur Vereinfachung in Ruhe.
  • Verkleinert sich der Abstand Sender-Empfänger so steigt die wahrgenommene Frequenz.
  • Vergrößert sich der Abstand so sinkt die wahrgenommene Frequenz,

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  • Der Doppler-Effekt ist die zeitliche Stauchung bzw. Dehnung einer Welle durch die Veränderungen des Abstands zwischen Sender und Empfänger.
  • Man unterscheidet häufig, ob sich der Sender oder der Empfänger bewegt. Der andere ist zur Vereinfachung in Ruhe.
  • Verkleinert sich der Abstand Sender-Empfänger so steigt die wahrgenommene Frequenz.
  • Vergrößert sich der Abstand so sinkt die wahrgenommene Frequenz,

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Ausbreitung Elektromagnetischer Wellen

Grundwissen

  • Man unterscheidet bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zwischen Nahfeld und Fernfeld.
  • Das Nahfeld ist in unmittelbarer Nähe zur Quelle/Antenne.
  • Im Fernfeld schwingen elektrisches und magnetisches Feld in Phase.

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  • Man unterscheidet bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zwischen Nahfeld und Fernfeld.
  • Das Nahfeld ist in unmittelbarer Nähe zur Quelle/Antenne.
  • Im Fernfeld schwingen elektrisches und magnetisches Feld in Phase.

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Wahrscheinlichkeitsverteilungen beim H-Atom

Grundwissen

  • Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kann mit verschiedenen Darstellungsformen visualisiert werden.

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  • Die Wahrscheinlichkeitsverteilung kann mit verschiedenen Darstellungsformen visualisiert werden.

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Elektrische Energie im geladenen Kondensator

Grundwissen

  • Kondensatoren sind in der Lage elektrische Energie zu speichern.
  • Ist ein Kondensator der Kapazität \(C\) mit einer Spannung \(U\) aufgeladen und trägt die Ladung \(Q\), dann gilt für die im Kondensator gespeicherte elektrische Energie \({E_{{\rm{el}}}} = \frac{1}{2} \cdot Q \cdot U = \frac{1}{2} \cdot C \cdot {U^2} = \frac{1}{2} \cdot \frac{{{Q^2}}}{C}\) 

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  • Kondensatoren sind in der Lage elektrische Energie zu speichern.
  • Ist ein Kondensator der Kapazität \(C\) mit einer Spannung \(U\) aufgeladen und trägt die Ladung \(Q\), dann gilt für die im Kondensator gespeicherte elektrische Energie \({E_{{\rm{el}}}} = \frac{1}{2} \cdot Q \cdot U = \frac{1}{2} \cdot C \cdot {U^2} = \frac{1}{2} \cdot \frac{{{Q^2}}}{C}\) 

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Kraft auf stromführende Leiter im Magnetfeld

Grundwissen

  • Auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld wirkt im Allgemeinen eine Kraft.
  • Die Kraftrichtung kannst du mit der Drei-Finger-Regel der rechten Hand bestimmen.
  • Wenn Stromrichtung und Magnetfeldrichtung parallel bzw. antiparallel verlaufen, wirkt keine Kraft.

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  • Auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld wirkt im Allgemeinen eine Kraft.
  • Die Kraftrichtung kannst du mit der Drei-Finger-Regel der rechten Hand bestimmen.
  • Wenn Stromrichtung und Magnetfeldrichtung parallel bzw. antiparallel verlaufen, wirkt keine Kraft.

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Saitenschwingung

Grundwissen

  • Jede Eigenschwingung lässt sich eindeutig aus sinusförmigen Eigenschwingungen zusammensetzen.
  • Die Klanghöhe wird durch den Grundton (Frequenz \(f_0\)) bestimmt, welcher durch die Grundschwingung hervorgerufen wird.
  • Die Klangfarbe wird durch die Obertöne bestimmt, welche durch die Oberschwingungen hervorgerufen werden.

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  • Jede Eigenschwingung lässt sich eindeutig aus sinusförmigen Eigenschwingungen zusammensetzen.
  • Die Klanghöhe wird durch den Grundton (Frequenz \(f_0\)) bestimmt, welcher durch die Grundschwingung hervorgerufen wird.
  • Die Klangfarbe wird durch die Obertöne bestimmt, welche durch die Oberschwingungen hervorgerufen werden.

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Feldlinien

Grundwissen

  • Elektrische Feldlinien veranschaulichen modellhaft die Struktur des E-Feldes.
  • Je dichter die Feldlinien, desto stärker das E-Feld.
  • Elektrische Feldlinien zeigen immer in die Richtung der Kraft auf einen positiv geladenen Probekörper.

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  • Elektrische Feldlinien veranschaulichen modellhaft die Struktur des E-Feldes.
  • Je dichter die Feldlinien, desto stärker das E-Feld.
  • Elektrische Feldlinien zeigen immer in die Richtung der Kraft auf einen positiv geladenen Probekörper.

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Ladung und Strom - Fortführung

Grundwissen

  • Die Fläche im Zeit-Stromstärke-Diagramm entspricht der geflossenen Ladungsmenge \(\Delta Q\).
  • Somit kann auch die geflossene Ladungsmenge bei variabler Stromstärke \(I\) ermittelt werden.

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  • Die Fläche im Zeit-Stromstärke-Diagramm entspricht der geflossenen Ladungsmenge \(\Delta Q\).
  • Somit kann auch die geflossene Ladungsmenge bei variabler Stromstärke \(I\) ermittelt werden.

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Schallwellen

Grundwissen

In idealen Flüssigkeiten und Gasen breitet sich Schall nur in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) aus. Störungen werden über die Stöße der Teilchen weitergegeben.

In Festkörpern kann sich Schall in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) und Querwellen (Transversalwellen) ausbreiten. Störungen werden über die Kopplungskräfte der Teilchen weitergegeben.

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In idealen Flüssigkeiten und Gasen breitet sich Schall nur in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) aus. Störungen werden über die Stöße der Teilchen weitergegeben.

In Festkörpern kann sich Schall in Form von Längswellen (Longitudinalwellen) und Querwellen (Transversalwellen) ausbreiten. Störungen werden über die Kopplungskräfte der Teilchen weitergegeben.

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Wechselstromwiderstände

Grundwissen

  • Der Wechselstromwiderstand eines Elementes ist der Quotient aus Effektivspannung und Effektivstromstärke: \(X=\frac{U_{\rm{eff}}}{I_{\rm{eff}}}\)
  • Man unterscheidet zwischen Wechselstromwiderständen von OHMschen Leitern \(X_R\), an kapazitiven Bauelementen (Kondensatoren) \(X_C\) und an induktiven Bauelementen (Spulen) \(X_L\).
  • Zusätzlich verursachen Kondensatoren und Spulen Phasenverschiebungen der über dem Bauelement abfallenden Spannung gegenüber der Stromstärke1.

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  • Der Wechselstromwiderstand eines Elementes ist der Quotient aus Effektivspannung und Effektivstromstärke: \(X=\frac{U_{\rm{eff}}}{I_{\rm{eff}}}\)
  • Man unterscheidet zwischen Wechselstromwiderständen von OHMschen Leitern \(X_R\), an kapazitiven Bauelementen (Kondensatoren) \(X_C\) und an induktiven Bauelementen (Spulen) \(X_L\).
  • Zusätzlich verursachen Kondensatoren und Spulen Phasenverschiebungen der über dem Bauelement abfallenden Spannung gegenüber der Stromstärke1.

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Zeigerdiagramme in der Wechselstromtechnik

Grundwissen

  • In der Wechselstromtechnik werden häufig Zeigerdiagramme zur Darstellung von Stromstärke und Spannung genutzt.
  • Dabei dreht sich ein Zeiger, dessen Länge der Amplitude (z.B. \(\hat I\)) entspricht, mit der  Winkelgeschwindigkeit \(\omega\) gegen den Uhrzeigersinn.
  • Der Momentanwert der jeweiligen Größe kann dann im Zeigerdiagramm an der vertikalen Achse abgelesen werden.

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  • In der Wechselstromtechnik werden häufig Zeigerdiagramme zur Darstellung von Stromstärke und Spannung genutzt.
  • Dabei dreht sich ein Zeiger, dessen Länge der Amplitude (z.B. \(\hat I\)) entspricht, mit der  Winkelgeschwindigkeit \(\omega\) gegen den Uhrzeigersinn.
  • Der Momentanwert der jeweiligen Größe kann dann im Zeigerdiagramm an der vertikalen Achse abgelesen werden.

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Effektivwerte von Wechselstrom und -spannung

Grundwissen

  • Der Effektivwert der Spannung einer Wechselspannung bzw. der Stromstärke eines Wechselstroms ist diejenige zeitlich konstante Spannung bzw. Stromstärke, die in der gleichen Zeit die gleiche Energie liefert.
  • Der Effektivwert \(U_{\rm{eff}}\) einer sinusförmigen Wechselspannung mit dem Scheitelwert \(\hat U\) ist \(U_{\rm{eff}}=\frac{\hat U}{\sqrt{2}}\)
  • Der Effektivwert \(I_{\rm{eff}}\) eines sinusförmigen Wechselstroms mit dem Scheitelwert \(\hat I\) ist \(I_{\rm{eff}}=\frac{\hat I}{\sqrt{2}}\)

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  • Der Effektivwert der Spannung einer Wechselspannung bzw. der Stromstärke eines Wechselstroms ist diejenige zeitlich konstante Spannung bzw. Stromstärke, die in der gleichen Zeit die gleiche Energie liefert.
  • Der Effektivwert \(U_{\rm{eff}}\) einer sinusförmigen Wechselspannung mit dem Scheitelwert \(\hat U\) ist \(U_{\rm{eff}}=\frac{\hat U}{\sqrt{2}}\)
  • Der Effektivwert \(I_{\rm{eff}}\) eines sinusförmigen Wechselstroms mit dem Scheitelwert \(\hat I\) ist \(I_{\rm{eff}}=\frac{\hat I}{\sqrt{2}}\)

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Elektronenstrahlablenkröhre

Grundwissen

  • In einer Elektronenstrahlablenkröhre werden Elektronen mit Anfangsgeschwindigkeit \(v_0\) senkrecht in ein homogenes E-Feld eines Plattenkondensators gebracht.
  • Die Elektronen bewegen sich im Bereich des homogenen E-Feldes auf einer Parabelbahn.
  • Die Bahnkurve wird beschrieben durch die Gleichung \(y = \frac{1}{4} \cdot \frac{U_{\rm{K}}}{U_{\rm{B}} \cdot d} \cdot {x^2}\)

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  • In einer Elektronenstrahlablenkröhre werden Elektronen mit Anfangsgeschwindigkeit \(v_0\) senkrecht in ein homogenes E-Feld eines Plattenkondensators gebracht.
  • Die Elektronen bewegen sich im Bereich des homogenen E-Feldes auf einer Parabelbahn.
  • Die Bahnkurve wird beschrieben durch die Gleichung \(y = \frac{1}{4} \cdot \frac{U_{\rm{K}}}{U_{\rm{B}} \cdot d} \cdot {x^2}\)

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Warum ist der Laser wichtig für uns?

Grundwissen

  • Laser kommen in verschiedensten Lebensbereichen zum Einsatz: von der Medizin, über die Datenübertragung im Internet bis hin zur Messwertgewinnung für die Wettervorhersage.

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  • Laser kommen in verschiedensten Lebensbereichen zum Einsatz: von der Medizin, über die Datenübertragung im Internet bis hin zur Messwertgewinnung für die Wettervorhersage.

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Bestandteile eines Lasers

Grundwissen

  • Laser habe drei zentrale Bestandteile: das Lasermedium, die Pumpe und den Resonator.
  • Die Pumpe bringt Energie ins System und sorgt für eine Besetzungsinversion im Lasermedium.
  • Der Resonator, eine Anordnung aus zwei parallelen Spiegeln, verstärkt den Laserstrahl und richtet ihn aus.

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  • Laser habe drei zentrale Bestandteile: das Lasermedium, die Pumpe und den Resonator.
  • Die Pumpe bringt Energie ins System und sorgt für eine Besetzungsinversion im Lasermedium.
  • Der Resonator, eine Anordnung aus zwei parallelen Spiegeln, verstärkt den Laserstrahl und richtet ihn aus.

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Stimulierte (induzierte) Emission

Grundwissen

  • Laser nutzen den Effekt der stimulierte (induzierten) Emission.
  • Dabei stimuliert ein Photon ein passend angeregtes Atom dazu, ein Photon zu emittieren.
  • Dieses Photon besitzt die gleiche Energie, die gleiche Schwingungsphase, die gleiche Bewegungsrichtung und die gleiche Polarisation wie das auslösende Photon.

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  • Laser nutzen den Effekt der stimulierte (induzierten) Emission.
  • Dabei stimuliert ein Photon ein passend angeregtes Atom dazu, ein Photon zu emittieren.
  • Dieses Photon besitzt die gleiche Energie, die gleiche Schwingungsphase, die gleiche Bewegungsrichtung und die gleiche Polarisation wie das auslösende Photon.

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Eigenschaften der Laserstrahlung

Grundwissen

  • Laserlicht ist monofrequent und linear polarisiert.
  • Laserlicht besitzt nur eine sehr geringe Divergenz, ein Laserbündel weitet sich also nur sehr wenig auf.
  • Mit Laserlicht können hohe Leistungsdichten im Fokus erreicht werden.

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  • Laserlicht ist monofrequent und linear polarisiert.
  • Laserlicht besitzt nur eine sehr geringe Divergenz, ein Laserbündel weitet sich also nur sehr wenig auf.
  • Mit Laserlicht können hohe Leistungsdichten im Fokus erreicht werden.

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Lasermedien

Grundwissen

  • In Lasermedien muss eine Besetzungsinversion erzeugt werden, dies ist bei Medien mit nur zwei Energiezuständen nicht möglich.
  • Lasermedien besitzen daher mehr als zwei Energiezustände.
  • Dabei ist ein angeregter Energiezustand, der nicht der höchste ist, metastabil, also langlebig. Eine Besetzungsinversion wird möglich.

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  • In Lasermedien muss eine Besetzungsinversion erzeugt werden, dies ist bei Medien mit nur zwei Energiezuständen nicht möglich.
  • Lasermedien besitzen daher mehr als zwei Energiezustände.
  • Dabei ist ein angeregter Energiezustand, der nicht der höchste ist, metastabil, also langlebig. Eine Besetzungsinversion wird möglich.

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Was ist Bionik?

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Der Lotuseffekt - selbstreinigende Oberfläche

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Auftrieb

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Flugfrüchte

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Leichtbauweise

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