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Auswerten von Zerfallskurven

Grundwissen

  • Aus Messwerten vom Zerfall eines radioaktiven Präparates kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Anfangsaktivität \(A_0\), die Zerfallskonstante \(\lambda\) und die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Grundwissen

  • Aus Messwerten vom Zerfall eines radioaktiven Präparates kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Anfangsaktivität \(A_0\), die Zerfallskonstante \(\lambda\) und die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Mechanische Analogieversuche zu diskreten Energieniveaus

Versuche

  • Die Versuche sollen das Phänomen der diskreten Energieniveaus durch mechanische Analogien veranschaulichen.

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Versuche

  • Die Versuche sollen das Phänomen der diskreten Energieniveaus durch mechanische Analogien veranschaulichen.

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Ne

Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Neon (\(\rm{Ne}\))

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Versuche

  • Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Neon (\(\rm{Ne}\))

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Moderation von Neutronen

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Ein Neutron (Masse \({m_n}\)) stoße zentral und elastisch mit einem zunächst ruhenden Kern (Masse…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Ein Neutron (Masse \({m_n}\)) stoße zentral und elastisch mit einem zunächst ruhenden Kern (Masse…

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Relativistische Protonen (Abitur BY 1974 LK A2-2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Untersuche, von welcher Beschleunigungsspannung an man für Protonen den relativistischen Massenzuwachs…

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Kernspaltung (Abitur BY 2001 LK A4-3)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Sowohl bei \({}^{238}{\rm{U}}\) als auch bei \({}^{235}{\rm{U}}\) können Neutronen Kernspaltungen auslösen. Dabei werden zunächst die angeregten…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Sowohl bei \({}^{238}{\rm{U}}\) als auch bei \({}^{235}{\rm{U}}\) können Neutronen Kernspaltungen auslösen. Dabei werden zunächst die angeregten…

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Absorption und Emission von Na-Dampf (Abitur BY 1998 LK A3-3)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Durchstrahlt man Na-Dampf, dessen Atome sich im Grundzustand befinden, mit Glühlicht, so stellt man im Spektrum des durchgehenden Lichtes eine dunkle…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Durchstrahlt man Na-Dampf, dessen Atome sich im Grundzustand befinden, mit Glühlicht, so stellt man im Spektrum des durchgehenden Lichtes eine dunkle…

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Lebensdauer von Myonen

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Myonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Myonen wurden 1936 von Carl D. ANDERSON und Seth NEDDERMEYER bei der Untersuchung von kosmischer Strahlung entdeckt. Myonen entstehen in einer Höhe…

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Beta-Carotin (Abitur BY 2000 LK A3-2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

In dem organischen Molekül können sich 22 Elektronen praktisch frei entlang einer Kohlenwasserstoffkette bewegen, das Molekül aber nicht verlassen.…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

In dem organischen Molekül können sich 22 Elektronen praktisch frei entlang einer Kohlenwasserstoffkette bewegen, das Molekül aber nicht verlassen.…

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Anregung von Wasserstoff (Abitur BY 2002 GK A3-1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Elektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Elektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…

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Altersbestimmung von Gesteinsproben (Abitur BY 2008 LK A4-2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kalium-Argon-Methode ist geeignet, das Alter von Gesteinsproben zu ermitteln. Beim Zerfall von \({}^{40}{\rm{K}}\) mit der Halbwertszeit \(1{,}28…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kalium-Argon-Methode ist geeignet, das Alter von Gesteinsproben zu ermitteln. Beim Zerfall von \({}^{40}{\rm{K}}\) mit der Halbwertszeit \(1{,}28…

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Bestimmung der AVOGADRO-Konstante durch RÖNTGEN-Spektroskopie

Grundwissen

  • Kennst du die Dichte, die Struktur und den Aufbau (Netzebenenabstand) eines Kristalls, so kannst du die AVOGADRO-Konstante bestimmen
  • Den Netzebenenabstand eines Einkristalls bestimmt man mittels RÖNTGEN-Spektroskopie
  • Die Elementarzelle eines einfachen kubischen Einkristalls ist ein Würfel. Jeder Elementarzelle wird hier genau ein Teilchen zugeordnet.

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  • Kennst du die Dichte, die Struktur und den Aufbau (Netzebenenabstand) eines Kristalls, so kannst du die AVOGADRO-Konstante bestimmen
  • Den Netzebenenabstand eines Einkristalls bestimmt man mittels RÖNTGEN-Spektroskopie
  • Die Elementarzelle eines einfachen kubischen Einkristalls ist ein Würfel. Jeder Elementarzelle wird hier genau ein Teilchen zugeordnet.

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Kettenreaktion

Grundwissen

  • Da bei der Spaltung von U‑235 durch Neutronenbeschuss mehrere Neutronen entstehen, ist eine Kettenreaktion möglich.
  • Die bei einer Kernspaltung entstehenden schnellen Neutronen müssen jedoch durch einen Moderator (z.B. Wasser) zu thermischen Neutronen abgebremst werden, damit diese wieder wahrscheinlich genug Urankerne spalten.
  • Um eine Kettenreaktion aufrecht erhalten zu können, ist eine kritische Masse an Spaltmaterial nötig.
  • Eine Kettenreaktion wird z.B. mit Steuerstäben reguliert, die die Zahl der freien Neutronen reduzieren.

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  • Da bei der Spaltung von U‑235 durch Neutronenbeschuss mehrere Neutronen entstehen, ist eine Kettenreaktion möglich.
  • Die bei einer Kernspaltung entstehenden schnellen Neutronen müssen jedoch durch einen Moderator (z.B. Wasser) zu thermischen Neutronen abgebremst werden, damit diese wieder wahrscheinlich genug Urankerne spalten.
  • Um eine Kettenreaktion aufrecht erhalten zu können, ist eine kritische Masse an Spaltmaterial nötig.
  • Eine Kettenreaktion wird z.B. mit Steuerstäben reguliert, die die Zahl der freien Neutronen reduzieren.

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Kurzer Überblick: Was ist Teilchenphysik?

Grundwissen

  • Teilchenphysik ist ein relativ junger Teilbereich der Physik
  • Teilchenphysik beschäftigt sich mit den elementaren Bausteinen der Materie, den sog. Elementarteilchen.
  • Teilchenphysik untersucht, wie die Elementarteilchen miteinander wechselwirken.

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Grundwissen

  • Teilchenphysik ist ein relativ junger Teilbereich der Physik
  • Teilchenphysik beschäftigt sich mit den elementaren Bausteinen der Materie, den sog. Elementarteilchen.
  • Teilchenphysik untersucht, wie die Elementarteilchen miteinander wechselwirken.

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Zeitdilatation

Grundwissen

  • 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 \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)

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  • 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 \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)

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Botenteilchen

Grundwissen

  • Vermittler der starken Wechselwirkung sind 8 verschiedene Gluonen, die verschiedene Kombinationen an Farbladungen tragen.
  • Vermittler der schwachen Wechselwirkung sind \(W^+\)-, \(W^-\)- und \(Z\)-Bosonen, die eine sehr kurze Lebensdauer und eine sehr geringe Reichweite von ca. \(2\cdot 10^{-18}\,\rm{m}\) haben.
  • Photonen sind die Botenteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung, besitzen keinerlei Ladung und haben daher eine unendliche Reichweite.

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  • Vermittler der starken Wechselwirkung sind 8 verschiedene Gluonen, die verschiedene Kombinationen an Farbladungen tragen.
  • Vermittler der schwachen Wechselwirkung sind \(W^+\)-, \(W^-\)- und \(Z\)-Bosonen, die eine sehr kurze Lebensdauer und eine sehr geringe Reichweite von ca. \(2\cdot 10^{-18}\,\rm{m}\) haben.
  • Photonen sind die Botenteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung, besitzen keinerlei Ladung und haben daher eine unendliche Reichweite.

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Streuversuch und Atommodell von RUTHERFORD

Grundwissen

  • Im RUTHERFORDschen Streuversuch wird eine dünne Metallfolie mit \(\alpha\)-Teilchen (positiv geladen) beschossen.
  • Entgegen den Erwartungen werden einige wenige \(\alpha\)-Teilchen von der Folie sogar zurückgestreut.
  • Das Modell von RUTHERFORD führt den sehr kleinen, positiv geladenen Atomkern ein, in dem fast die gesamte Masse des Atoms vereinigt ist.
  • Das Modell kann nicht erklären, warum die Elektronen nicht in den Kern stürzen und wie diskrete Spektrallinien zustande kommen.

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  • Im RUTHERFORDschen Streuversuch wird eine dünne Metallfolie mit \(\alpha\)-Teilchen (positiv geladen) beschossen.
  • Entgegen den Erwartungen werden einige wenige \(\alpha\)-Teilchen von der Folie sogar zurückgestreut.
  • Das Modell von RUTHERFORD führt den sehr kleinen, positiv geladenen Atomkern ein, in dem fast die gesamte Masse des Atoms vereinigt ist.
  • Das Modell kann nicht erklären, warum die Elektronen nicht in den Kern stürzen und wie diskrete Spektrallinien zustande kommen.

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Chladni-Figuren

Versuche

  • Veranschaulichung von Knotenlinien bei zweidimensionalen Schwingungen als Analogie zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen in einem zweidimensionalen Potentialtopf.

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Versuche

  • Veranschaulichung von Knotenlinien bei zweidimensionalen Schwingungen als Analogie zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen in einem zweidimensionalen Potentialtopf.

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RUTHERFORD-Experiment

Versuche

  • Im RUTHERFORDschen Streuversuch wird eine dünne Metallfolie mit \(\alpha\)-Teilchen (positiv geladen) beschossen.
  • Auf Basis des THOMSONschen Atommodells wird erwartet, dass alle \(\alpha\)-Teilchen die dünne Metallfolie unabgelenkt passieren.
  • Entgegen den Erwartungen werden einige wenige \(\alpha\)-Teilchen von der Folie sogar zurückgestreut.
  • Die Ergebnisse führen zum RUTHERFORDschen Atommodell.

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Versuche

  • Im RUTHERFORDschen Streuversuch wird eine dünne Metallfolie mit \(\alpha\)-Teilchen (positiv geladen) beschossen.
  • Auf Basis des THOMSONschen Atommodells wird erwartet, dass alle \(\alpha\)-Teilchen die dünne Metallfolie unabgelenkt passieren.
  • Entgegen den Erwartungen werden einige wenige \(\alpha\)-Teilchen von der Folie sogar zurückgestreut.
  • Die Ergebnisse führen zum RUTHERFORDschen Atommodell.

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Der Transistor als Schalter

Versuche

Mit diesem Versuch wird nachgewiesen, dass ein Transistor als Schalter dienen kann.

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Versuche

Mit diesem Versuch wird nachgewiesen, dass ein Transistor als Schalter dienen kann.

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FRANCK-HERTZ-Versuch mit Hg

Versuche

  • Nachweis der Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen
  • Bestimmung der Anregungsenergie von Quecksilber bzw. Neon

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Versuche

  • Nachweis der Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen
  • Bestimmung der Anregungsenergie von Quecksilber bzw. Neon

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Ölfleckversuch

Versuche
Versuche

Doppelweggleichrichtung

Versuche

Mit diesem Versuch soll gezeigt werden, dass mit einer Kombination von vier Dioden (Brückengleichrichter) eine Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung gewandelt werden kann.

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Versuche

Mit diesem Versuch soll gezeigt werden, dass mit einer Kombination von vier Dioden (Brückengleichrichter) eine Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung gewandelt werden kann.

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RUTHERFORD-Streuung (Simulation von PhET)

Versuche
Versuche

Expansionsnebelkammer

Versuche

Ziel des Versuches ist es, ionisierende Teilchenstrahlung durch ein von ihnen erzeugte Nebelspur in einer Nebelkammer nachzuweisen.

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Versuche

Ziel des Versuches ist es, ionisierende Teilchenstrahlung durch ein von ihnen erzeugte Nebelspur in einer Nebelkammer nachzuweisen.

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Entwicklung der Atomvorstellung

Geschichte
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