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Suchergebnisse 91 - 120 von 140

Relativistische Energie

Grundwissen

  • 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 \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)

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  • 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 \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)

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Längenkontraktion

Grundwissen

  • 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.

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  • 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.

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Gleichzeitigkeit

Grundwissen

  • 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.

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  • 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.

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Relativistische Masse und Impuls

Grundwissen

  • 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 \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v    \Rightarrow     p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)

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  • 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 \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v    \Rightarrow     p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)

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Lochkamera

Grundwissen

  • Das Bild bei einer Lochkamera steht auf dem Kopf und ist seitenverkehrt.
  • Wenn man das Loch vergrößert, wird das Bild zwar heller, dafür aber unschärfer.
  • Bildgröße \(B\) und Gegenstandsgröße \(G\) sowie Bildweite \(b\) und Gegenstandsweite \(g\) sind quotientengleich: \(\frac{B}{G}=\frac{b}{g}\).

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  • Das Bild bei einer Lochkamera steht auf dem Kopf und ist seitenverkehrt.
  • Wenn man das Loch vergrößert, wird das Bild zwar heller, dafür aber unschärfer.
  • Bildgröße \(B\) und Gegenstandsgröße \(G\) sowie Bildweite \(b\) und Gegenstandsweite \(g\) sind quotientengleich: \(\frac{B}{G}=\frac{b}{g}\).

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Lichtgeschwindigkeit

Grundwissen

  • Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht nennt man Lichtgeschwindigkeit.
  • Die Lichtgeschwindigkeit im luftleeren Raum (Vakuum) beträgt \(299.792.458\,\rm{\frac{m}{s}}\). Das sind etwa \(300.000\,\rm{\frac{km}{s}}\)
  • In Formeln wird diese Lichtgeschwindigkeit häufig mit \(c\) bezeichnet.

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  • Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht nennt man Lichtgeschwindigkeit.
  • Die Lichtgeschwindigkeit im luftleeren Raum (Vakuum) beträgt \(299.792.458\,\rm{\frac{m}{s}}\). Das sind etwa \(300.000\,\rm{\frac{km}{s}}\)
  • In Formeln wird diese Lichtgeschwindigkeit häufig mit \(c\) bezeichnet.

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Erklärungsprobleme des Photoeffekts

Grundwissen

Einige Aspekte des Photoeffektes können mit dem klassischen Wellenmodell nur schwerlich erklärt werden:

  • Die Existenz einer oberen Grenzwellenlänge oberhalb derer auch bei gesteigerter Intensität keine Elektronen mehr ausgelöst werden.
  • Trägheitsloses Einsetzen des Photostroms

Das Photonenmodell liefert für dieses Aspekte plausible Erklärungen.

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Einige Aspekte des Photoeffektes können mit dem klassischen Wellenmodell nur schwerlich erklärt werden:

  • Die Existenz einer oberen Grenzwellenlänge oberhalb derer auch bei gesteigerter Intensität keine Elektronen mehr ausgelöst werden.
  • Trägheitsloses Einsetzen des Photostroms

Das Photonenmodell liefert für dieses Aspekte plausible Erklärungen.

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Gesetz von MALUS

Grundwissen

  • Gesetz von MALUS: \(I=I_0\cdot \cos^2\left( \alpha \right)\)

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  • Gesetz von MALUS: \(I=I_0\cdot \cos^2\left( \alpha \right)\)

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Beugung und Interferenz von Elektronen an Kristallgittern

Grundwissen

  • De BROGLIEs theoretische Überlegungen zur Wellennatur von Materie konnten 1927 von den amerikanischen Physikern Clinton Joseph DAVISSON und Lester Halbert GERMER sowie unabhängig davon vom englischen Physiker George Paget THOMSON durch die Elektronenbeugung an Kristallen bestätigt werden.

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  • De BROGLIEs theoretische Überlegungen zur Wellennatur von Materie konnten 1927 von den amerikanischen Physikern Clinton Joseph DAVISSON und Lester Halbert GERMER sowie unabhängig davon vom englischen Physiker George Paget THOMSON durch die Elektronenbeugung an Kristallen bestätigt werden.

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Beugung und Interferenz von Elektronen außerhalb von Materie

Grundwissen

  • Die Wellennatur von Materie konnte zwischen 1955 und 1957 von MÖLLENSTEDT und seinen Schülern DÜKER und JÖNSSON auch beim Durchgang von Elektronen durch ein elektrisches Biprisma und sogar durch einen materiellen Doppelspalt bestätigt werden.

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  • Die Wellennatur von Materie konnte zwischen 1955 und 1957 von MÖLLENSTEDT und seinen Schülern DÜKER und JÖNSSON auch beim Durchgang von Elektronen durch ein elektrisches Biprisma und sogar durch einen materiellen Doppelspalt bestätigt werden.

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Untersuchung der Photonenenergie mit Geradsichtprisma und Zink-Sulfid-Schirm

Versuche

  • Qualitativer Nachweis des Zusammenhangs zwischen der Farbe des Lichts und der Energie der zugehörigen Photonen

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Versuche

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Untersuchung der Photonenenergie mit Leuchtdioden

Versuche

Eine qualitative Aussage über den Zusammenhang zwischen Photonenenergie und entsprechender Lichtfarbe gelingt experimentell fast noch einfacher als mit dem Prismenspektrum (Link am Ende dieses Artikels) mit Hilfe von Leuchtdioden.

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Versuche

Eine qualitative Aussage über den Zusammenhang zwischen Photonenenergie und entsprechender Lichtfarbe gelingt experimentell fast noch einfacher als mit dem Prismenspektrum (Link am Ende dieses Artikels) mit Hilfe von Leuchtdioden.

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Der Transistor als Verstärker

Versuche

Mit diesem Versuch soll demonstriert werden, dass ein Transistor Signale verstärken kann.

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Versuche

Mit diesem Versuch soll demonstriert werden, dass ein Transistor Signale verstärken kann.

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Geradlinige Lichtausbreitung

Versuche

  • Beschreiben der geradlinigen, störungsfreien Lichtausbreitung

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Versuche

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Doppelspaltversuch von TAYLOR

Versuche

  • Nachweis von Beugung und Interferenz von Licht beim Durchgang durch einen Doppelspalt auch bei sehr kleinen Lichtintensitäten

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Versuche

  • Nachweis von Beugung und Interferenz von Licht beim Durchgang durch einen Doppelspalt auch bei sehr kleinen Lichtintensitäten

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COMPTON-Effekt (Simulation MintApps)

Versuche

  • Veranschaulichung des COMPTON-Effektes
  • Analyse mittels Impulsdiagramm

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Versuche

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  • Analyse mittels Impulsdiagramm

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NEWTONs Versuche zu den Farben

Versuche
Versuche

Video zur Quantenmechanik

Versuche
Versuche

Simulationen zum Doppelspalt

Versuche
Versuche

Elektronenbeugungsröhre

Versuche

  • Verdeutlichung des Wellencharakters von Elektronen
  • Bestätigung der Aussagen von de-Broglie zur de-Broglie-Wellenlänge
  • Untersuchung des Aufbaus von Graphit

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  • Bestätigung der Aussagen von de-Broglie zur de-Broglie-Wellenlänge
  • Untersuchung des Aufbaus von Graphit

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Versuch von DAVISSON und GERMER

Versuche
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Doppelspaltversuch von JÖNSSON

Versuche

  • Nachweis der Welleneigenschaften von Elektronen

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Versuche

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Versuche von HALLWACHS mit dem Elektroskop

Versuche

  • Der Versuch zeigt den prinzipiellen Photoeffekt sowie die Abhängigkeit des Elektronenaustritts von Frequenz und Intensität des Lichts anhand der Beobachtung des Ausschlags eines Elektroskops

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Versuche

  • Der Versuch zeigt den prinzipiellen Photoeffekt sowie die Abhängigkeit des Elektronenaustritts von Frequenz und Intensität des Lichts anhand der Beobachtung des Ausschlags eines Elektroskops

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\(h\)-Bestimmung mit der Gegenfeldmethode

Versuche
Versuche

\(h\)-Bestimmung mit LEDs

Versuche
Versuche

Versuch von MÖLLENSTEDT und DÜKER

Versuche
Versuche

Messung der Lichtgeschwindigkeit

Versuche

  • Ein einfaches Prinzip der Lichtgeschwindigkeitsmessung über die Laufzeit erläutern 

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Versuche

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Einzelspalt

Versuche

  • Nachweis, dass Interferenz auch am Einfachspalt auftritt.
  • Veranschaulichung des Einflusses der Wellenlänge auf die Lage der Maxima.

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  • Nachweis, dass Interferenz auch am Einfachspalt auftritt.
  • Veranschaulichung des Einflusses der Wellenlänge auf die Lage der Maxima.

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