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Auswerten von Zerfallskurven
- 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.
- 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.
Mechanische Analogieversuche zu diskreten Energieniveaus
- Die Versuche sollen das Phänomen der diskreten Energieniveaus durch mechanische Analogien veranschaulichen.
- Die Versuche sollen das Phänomen der diskreten Energieniveaus durch mechanische Analogien veranschaulichen.
FRANCK-HERTZ-Versuch mit Ne
- Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Neon (\(\rm{Ne}\))
- Demonstration der quantenhaften Stoßanregung am Beispiel von Neon (\(\rm{Ne}\))
Moderation von Neutronen
a) Ein Neutron (Masse \({m_n}\)) stoße zentral und elastisch mit einem zunächst ruhenden Kern (Masse…
Zur Aufgabea) Ein Neutron (Masse \({m_n}\)) stoße zentral und elastisch mit einem zunächst ruhenden Kern (Masse…
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 AufgabeMateriewellen bei Fullerenen (Abitur BY 2006 GK A3-3)
Abb. 1 Fullerenmolekül. Bildquelle: Sponk (Diskussion) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons …
Zur AufgabeAbb. 1 Fullerenmolekül. Bildquelle: Sponk (Diskussion) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons …
Zur AufgabeFullerenmolekül (Abitur BW 2004 A3-d)
Abb. 1 Fullerenmolekül. Bildquelle: Sponk (Diskussion) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons …
Zur AufgabeAbb. 1 Fullerenmolekül. Bildquelle: Sponk (Diskussion) [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons …
Zur AufgabeKernspaltung (Abitur BY 2001 LK A4-3)
Sowohl bei \({}^{238}{\rm{U}}\) als auch bei \({}^{235}{\rm{U}}\) können Neutronen Kernspaltungen auslösen. Dabei werden zunächst die angeregten…
Zur AufgabeSowohl bei \({}^{238}{\rm{U}}\) als auch bei \({}^{235}{\rm{U}}\) können Neutronen Kernspaltungen auslösen. Dabei werden zunächst die angeregten…
Zur AufgabePhotoeffekt (Abitur BY 2011 G8 Ph12 A1-1)
Ende des 19. Jahrhunderts untersuchten Heinrich HERTZ und Wilhelm HALLWACHS erstmals systematisch den Photoeffekt, bei dem durch Bestrahlung mit Licht…
Zur AufgabeEnde des 19. Jahrhunderts untersuchten Heinrich HERTZ und Wilhelm HALLWACHS erstmals systematisch den Photoeffekt, bei dem durch Bestrahlung mit Licht…
Zur AufgabeAbsorption und Emission von Na-Dampf (Abitur BY 1998 LK A3-3)
Durchstrahlt man Na-Dampf, dessen Atome sich im Grundzustand befinden, mit Glühlicht, so stellt man im Spektrum des durchgehenden Lichtes eine dunkle…
Zur AufgabeDurchstrahlt man Na-Dampf, dessen Atome sich im Grundzustand befinden, mit Glühlicht, so stellt man im Spektrum des durchgehenden Lichtes eine dunkle…
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 AufgabeBeta-Carotin (Abitur BY 2000 LK A3-2)
In dem organischen Molekül können sich 22 Elektronen praktisch frei entlang einer Kohlenwasserstoffkette bewegen, das Molekül aber nicht verlassen.…
Zur AufgabeIn dem organischen Molekül können sich 22 Elektronen praktisch frei entlang einer Kohlenwasserstoffkette bewegen, das Molekül aber nicht verlassen.…
Zur AufgabeAnregung von Wasserstoff (Abitur BY 2002 GK A3-1)
Elektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…
Zur AufgabeElektronen mit der kinetischen Energie \({E_{{\rm{kin}}}} = 10{,}0\,{\rm{eV}}\) treffen auf ein Gas aus Wasserstoffatomen, die sich zum größeren Teil…
Zur AufgabeAltersbestimmung von Gesteinsproben (Abitur BY 2008 LK A4-2)
Die Kalium-Argon-Methode ist geeignet, das Alter von Gesteinsproben zu ermitteln. Beim Zerfall von \({}^{40}{\rm{K}}\) mit der Halbwertszeit \(1{,}28…
Zur AufgabeDie Kalium-Argon-Methode ist geeignet, das Alter von Gesteinsproben zu ermitteln. Beim Zerfall von \({}^{40}{\rm{K}}\) mit der Halbwertszeit \(1{,}28…
Zur AufgabeBestimmung der AVOGADRO-Konstante durch RÖNTGEN-Spektroskopie
- 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.
- 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.
Kettenreaktion
- 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.
- 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.
Kurzer Überblick: Was ist Teilchenphysik?
- 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.
- 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.
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 \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
Kernspaltung
- Schwere Atomkerne (große Massenzahl \(A\)) können z. B. durch den Beschuss mit langsamen Neutronen in mehrere kleinere Atomkerne gespalten werden.
- Bei der Spaltreaktion tritt ein Massendefekt auf: Die Gesamtmasse nach der Spaltung ist kleiner als die Gesamtmasse vor der Spaltung.
- Mithilfe eines \(A\)-\(\frac{B}{A}\)-Diagramms kannst du grob abschätzen, wie viel Energie bei einer Kernspaltung frei wird.
- Schwere Atomkerne (große Massenzahl \(A\)) können z. B. durch den Beschuss mit langsamen Neutronen in mehrere kleinere Atomkerne gespalten werden.
- Bei der Spaltreaktion tritt ein Massendefekt auf: Die Gesamtmasse nach der Spaltung ist kleiner als die Gesamtmasse vor der Spaltung.
- Mithilfe eines \(A\)-\(\frac{B}{A}\)-Diagramms kannst du grob abschätzen, wie viel Energie bei einer Kernspaltung frei wird.
Botenteilchen
- 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.
- 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.
Streuversuch und Atommodell von RUTHERFORD
- 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.
- 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.
Chladni-Figuren
- Veranschaulichung von Knotenlinien bei zweidimensionalen Schwingungen als Analogie zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen in einem zweidimensionalen Potentialtopf.
- Veranschaulichung von Knotenlinien bei zweidimensionalen Schwingungen als Analogie zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen in einem zweidimensionalen Potentialtopf.
RUTHERFORD-Experiment
- 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.
- 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.
FRANCK-HERTZ-Versuch mit Hg
- Nachweis der Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen
- Bestimmung der Anregungsenergie von Quecksilber bzw. Neon
- Nachweis der Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen
- Bestimmung der Anregungsenergie von Quecksilber bzw. Neon
Versuche von MERLI, MISSIROLI und POZZI bzw. von TONOMURA
- Beugung und Interferenz von Elektronen findet nicht nur bei vielen, sondern auch bei einzelnen Elektronen statt.
- Beugung und Interferenz von Elektronen findet nicht nur bei vielen, sondern auch bei einzelnen Elektronen statt.