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Experiment von BUCHERER (Abitur BY 2021 Ph 11-1 A1)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der VersuchsanordnungMit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von Elektronen…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze der VersuchsanordnungMit der abgebildeten evakuierten Anordnung (Abb. 1) wird die Ablenkung von Elektronen…
Zur AufgabeRelativistische Protonen (Abitur BY 1974 LK A2-2)
a) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…
Zur Aufgabea) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…
Zur AufgabeEine Fahrt zu Alpha Centauri
CC-BY 4.0 ESO/Digitized Sky Survey 2 Abb. 1 Teleskopaufnahme des Sternensystems \(\alpha\)-Centauri.Das unserer Sonne nächstgelegene…
Zur AufgabeCC-BY 4.0 ESO/Digitized Sky Survey 2 Abb. 1 Teleskopaufnahme des Sternensystems \(\alpha\)-Centauri.Das unserer Sonne nächstgelegene…
Zur AufgabeZwillingsbruder auf Reisen (Zwillingsparadoxon)
Auf einer Weltraumreise fährt Astronaut Max mit der Geschwindigkeit \(0{,}60\cdot c\) in Bezug zur Erde, wo sein Zwillingsbruder Sepp zurückbleibt.…
Zur AufgabeAuf einer Weltraumreise fährt Astronaut Max mit der Geschwindigkeit \(0{,}60\cdot c\) in Bezug zur Erde, wo sein Zwillingsbruder Sepp zurückbleibt.…
Zur AufgabeLebensdauer von Myonen
Myonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…
Zur AufgabeMyonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…
Zur AufgabeEnergie-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 \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
Relativistische Energie
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
Längenkontraktion
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
Zeitdilatation
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
Gleichzeitigkeit
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
Relativistische Masse und Impuls
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
MICHELSON-MORLEY-Experiment
- Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
- Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
- Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther
- Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
- Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
- Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther
Geschwindigkeitsaddition
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
Lichtgeschwindigkeit in Wasser
- Nachweis, dass sich die Lichtgeschwindigkeit in Wasser und in Luft unterscheidet
- Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Wasser
- Nachweis, dass sich die Lichtgeschwindigkeit in Wasser und in Luft unterscheidet
- Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Wasser
Spiegelbild (Augmented Reality)
- Veranschaulichung des Strahlengangs am Spiegel mit Augmented Reality (AR)
- Untersuchung der Sichtbarkeit des Spiegelbildes in Abhängigkeit der Position des Betrachters
- Veranschaulichung des Strahlengangs am Spiegel mit Augmented Reality (AR)
- Untersuchung der Sichtbarkeit des Spiegelbildes in Abhängigkeit der Position des Betrachters
Regenbogenschokolade - Reflexionsgitter aus Schokolade
- Herstellung eines Reflexionsgitters aus Schokolade
Blende und Schärfentiefe (Heimversuch)
- Durch einen einfachen Trick ohne Brille so scharf sehen und wie mit Brille.
- Zwischen zwei Stiften dunkle Linien im Blickfeld erscheinen lassen.
- Mit zwei Stiften den Punkt eines Lasers zu mehreren Punkten erweitern (Interferenzmuster erzeugen).
- Durch einen einfachen Trick ohne Brille so scharf sehen und wie mit Brille.
- Zwischen zwei Stiften dunkle Linien im Blickfeld erscheinen lassen.
- Mit zwei Stiften den Punkt eines Lasers zu mehreren Punkten erweitern (Interferenzmuster erzeugen).
Erklärung eines Versuchs
Das folgende Video zeigt einen Versuch in dem ein Reagenzglas aus Borosilikat zunächst von außen und innen mit Rapsöl umgeben wird. Anschließend wird…
Zur AufgabeDas folgende Video zeigt einen Versuch in dem ein Reagenzglas aus Borosilikat zunächst von außen und innen mit Rapsöl umgeben wird. Anschließend wird…
Zur AufgabeMessung der Lichtgeschwindigkeit in Plexiglas
Das folgende Video der Ecole Science zeigt den Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen eines Experimentes zur Bestimmung der…
Zur AufgabeDas folgende Video der Ecole Science zeigt den Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen eines Experimentes zur Bestimmung der…
Zur AufgabeQuiz zur Näherungsformel für die Wellenlängenbestimmung mit dem Doppelspalt
Quiz zur Formel für die Wellenlängenbestimmung mit weniger guten Gittern
Interferometer (Abitur BY 2022 Ph11-1 A2)
Zur Messung von Verschiebungen im Bereich von Mikrometern oder kleiner können sogenannte Interferometer eingesetzt werden. Ihre Funktionsweise basiert…
Zur AufgabeZur Messung von Verschiebungen im Bereich von Mikrometern oder kleiner können sogenannte Interferometer eingesetzt werden. Ihre Funktionsweise basiert…
Zur AufgabeVierfarbendruck
Beim Vierfarbendruck werden vom Original vier Auszüge in den Farben Magenta, Cayan, Gelb (Yellow) und Schwarz erstellt. Beim Druck werden nacheinander…
Zur AufgabeBeim Vierfarbendruck werden vom Original vier Auszüge in den Farben Magenta, Cayan, Gelb (Yellow) und Schwarz erstellt. Beim Druck werden nacheinander…
Zur AufgabeBildkonstruktion bei einer Sammellinse
Damit du mit der Bildkonstruktion und Bildberechnung bei der Sammellinse sicher wirst, sollst du für eine Sammellinse mit \(f=3{,}0\,\rm{cm}\) die…
Zur AufgabeDamit du mit der Bildkonstruktion und Bildberechnung bei der Sammellinse sicher wirst, sollst du für eine Sammellinse mit \(f=3{,}0\,\rm{cm}\) die…
Zur Aufgabe