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Erzeugung von RÖNTGEN-Strahlung

Grundwissen

  • In RÖNTGEN-Röhren werden Elektronen stark beschleunigt und treffen dann auf eine Anode aus Metall.
  • Die Beschleunigungsspannungen betragen meist zwischen \(1\,\rm{kV}\) und \(100\,\rm{kV}\).
  • Beim Abbremsen der Elektronen im Anodenmaterial entsteht RÖNTGEN-Strahlung (Bremsstrahlung und Charakteristische Strahlung) und Wärme.
  • Die Wellenlänge von RÖNTGEN-Strahlung liegt etwa zwischen \(1\,\rm{nm}\) und \(1\,\rm{pm}\).

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  • In RÖNTGEN-Röhren werden Elektronen stark beschleunigt und treffen dann auf eine Anode aus Metall.
  • Die Beschleunigungsspannungen betragen meist zwischen \(1\,\rm{kV}\) und \(100\,\rm{kV}\).
  • Beim Abbremsen der Elektronen im Anodenmaterial entsteht RÖNTGEN-Strahlung (Bremsstrahlung und Charakteristische Strahlung) und Wärme.
  • Die Wellenlänge von RÖNTGEN-Strahlung liegt etwa zwischen \(1\,\rm{nm}\) und \(1\,\rm{pm}\).

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Schrödingers Schlange - Simulation

Versuche

  • Randbedingung für sinnvolle Lösungen der Schrödinger-Gleichung erkennen
  • Finden verschiedener Energiewerte, die Wellenfunktion im Unendlichen Null werden lassen

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Versuche

  • Randbedingung für sinnvolle Lösungen der Schrödinger-Gleichung erkennen
  • Finden verschiedener Energiewerte, die Wellenfunktion im Unendlichen Null werden lassen

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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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Gitterspektrometer (Selbstbau-Spektrometer)

Versuche

  • Untersuchung verschiedener Spektren durch die Lerner

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Versuche

  • Untersuchung verschiedener Spektren durch die Lerner

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Gewinnung des MOSELEY-Gesetzes

Versuche

  • Ermittlung des MOSELEY-Gesetzes aus den charakteristischen Linien im RÖNTGEN-Spektrum

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Versuche

  • Ermittlung des MOSELEY-Gesetzes aus den charakteristischen Linien im RÖNTGEN-Spektrum

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Resonanzabsorption von Natrium (quantitativ)

Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Absorption von Photonen durch Atome am Beispiel von Natrium
  • Nachweis der Übereinstimmung von Absorptions- und Emissionslinien am Beispiel von Natrium

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Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Absorption von Photonen durch Atome am Beispiel von Natrium
  • Nachweis der Übereinstimmung von Absorptions- und Emissionslinien am Beispiel von Natrium

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Emissionsspektren von gefärbten Flammen (IBE der FU Berlin/QUA-LiS NRW)

Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener gefärbter Flammen

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Versuche

  • Vergleich der Emissionspektren verschiedener gefärbter Flammen

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Rubinlaser

Ausblick
Ausblick

MICHELSON-MORLEY-Experiment

Versuche

  • Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
  • Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
  • Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther 

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Versuche

  • Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
  • Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
  • Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther 

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Helium-Neon-Laser

Grundwissen

  • Neon-Atome sind das laseraktive Medium
  • Am Prozess sind vier Energieniveaus beteiligt - es ist ein "Vier-Niveau-System"
  • Helium-Neon-Laser emittiert rotes Licht der Wellenlänge \(\lambda=633\,\rm{nm}\)

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  • Neon-Atome sind das laseraktive Medium
  • Am Prozess sind vier Energieniveaus beteiligt - es ist ein "Vier-Niveau-System"
  • Helium-Neon-Laser emittiert rotes Licht der Wellenlänge \(\lambda=633\,\rm{nm}\)

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Resonanzabsorption und Resonanzfluoreszenz bei Molekülen (Simulation von PhET)

Versuche

  • Darstellung der quantenhaften Absorption von Photonen durch Moleküle
  • Darstellung der unterschiedlichen Anregungsformen der Moleküle bis hin zur Ionisation
  • Darstellung der Übereinstimmung der Energie der absorbierten und der emittierten Photonen

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Versuche

  • Darstellung der quantenhaften Absorption von Photonen durch Moleküle
  • Darstellung der unterschiedlichen Anregungsformen der Moleküle bis hin zur Ionisation
  • Darstellung der Übereinstimmung der Energie der absorbierten und der emittierten Photonen

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Linearer Potentialtopf - Schrödingergleichung

Ausblick

  • Eine Lösung der zeitabhängigen Schrödigergleichung mit Schulmathematik ist kaum möglich.
  • Die zeitunabhängige, eindimensionale Schrödingergleichung kann am Modell des linearen Potentialtopfs mathematisch hergeleitet werden.
  • Wichtig ist dabei der Einbezug der Randbedingungen.

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Ausblick

  • Eine Lösung der zeitabhängigen Schrödigergleichung mit Schulmathematik ist kaum möglich.
  • Die zeitunabhängige, eindimensionale Schrödingergleichung kann am Modell des linearen Potentialtopfs mathematisch hergeleitet werden.
  • Wichtig ist dabei der Einbezug der Randbedingungen.

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Energiezustände im BOHRschen Atommodell

Grundwissen

  • Durch die Quantenbedingung von BOHR kann die Energie eines Atoms nur bestimmte Werte annehmen.
  • Die Energie, um Wasserstoff aus dem Grundzustand heraus zu ionisieren beträgt \(13{,}6\,\rm{eV}\) (Ionisierungsenergie).
  • Die Gesamtenergie eines Elektrons im Wasserstoffatom gilt \({E_{{\rm{ges}}{\rm{,n}}}} = - R_{\infty} \cdot h \cdot c \cdot \frac{1}{{{n^2}}}\), wobei \(R_{\infty}\) die Rydberg-Konstante ist.

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  • Durch die Quantenbedingung von BOHR kann die Energie eines Atoms nur bestimmte Werte annehmen.
  • Die Energie, um Wasserstoff aus dem Grundzustand heraus zu ionisieren beträgt \(13{,}6\,\rm{eV}\) (Ionisierungsenergie).
  • Die Gesamtenergie eines Elektrons im Wasserstoffatom gilt \({E_{{\rm{ges}}{\rm{,n}}}} = - R_{\infty} \cdot h \cdot c \cdot \frac{1}{{{n^2}}}\), wobei \(R_{\infty}\) die Rydberg-Konstante ist.

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Leuchtdioden (LED) - Fortführung

Ausblick
Ausblick

Geschwindigkeitsaddition

Grundwissen

  • 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 \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).

 

 

 

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Grundwissen

  • 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 \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).

 

 

 

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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,…

Zur Aufgabe
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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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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  • 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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