18 - TU Chemnitz

Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Dipl.-Phys. Franziska Lüttich
[email protected]
http://www.tu-chemnitz.de/physik/OSMP
Seminar Analyse exp.-phys. Probleme
SS 2011
18. Seminar
- Optik 1. Aufgabe:
Ein Prisma aus leichtem Flintglas befindet sich in Luft und hat ein
rechtwinklig-gleichschenkliges Dreieck als Grundfläche. Die
Auflagefläche des Prismas ist verspiegelt. Ein Lichtstrahl fällt
(siehe Abbildung) parallel zur Auflagefläche nahe der
brechenden Kante auf das Prisma.
a) Zeichnen Sie schrittweise durch Berechnung der notwendigen Winkel den weiteren Strahlenverlauf im
Prisma und den Verlauf des aus dem Prisma tretenden Lichtstrahls. Erklären Sie jede Richtungsänderung
im Strahlenverlauf.
b) Geben Sie den durch das Prisma verursachten Gesamtablenkwinkel γ des Lichtes, d. h. den Winkel
zwischen dem einfallenden und dem das Prisma schließlich verlassenden Lichtstrahls, an. Begründen Sie
Ihre Aussage.
2. Aufgabe:
Zwei kurze Lichtpulse mit den Wellenlängen 400 nm bzw. 750 nm, welche zeitgleich in eine 20 km lange
Glasfaser eingekoppelt werden, verlassen diese mit einer Zeitdifferenz von 5 μs.
a) Welcher Lichtpuls tritt zuerst aus?
b) Ermitteln Sie den Unterschied der Brechungsindizes der Glasfaser für die betreffenden Wellenlängen.
3. Aufgabe:
Berechnen Sie die Änderung der Brennweite das Auges, wenn ein Gegenstand ursprünglich 3 m vor dem
Auge steht und sich danach bis auf 30 cm nähert.
4. Aufgabe:
Der Nahpunkt einer Person liege bei 80 cm. Mit einer Lesebrille kann sie ein Buch lesen, das sich 25 cm vor
ihren Augen befindet. Die Brillengläser seien 2 cm von den Augen entfernt. Wie groß ist die Brechkraft der
Gläser?
5. Aufgabe:
Ein Gegenstand befindet sich 2,4 m vor einem ebenen Schirm. Eine Linse werde nun so zwischen
Gegenstand und Schirm gestellt, dass auf Letzterem ein reelles Bild des Gegenstandes entsteht. Wird die
Linse nun 1,2 m näher an den Schirm heran geschoben entsteht erneut ein reelles Bild auf diesem.
a) An welcher Stelle stand die Linse zuerst?
b) Berechnen Sie die Brennweite der Linse.
Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Seminar Analyse exp.-phys. Probleme
Dipl.-Phys. Franziska Lüttich
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http://www.tu-chemnitz.de/physik/OSMP
SS 2011
6. Aufgabe:
Mit Hilfe eines Beugungsgitters mit 2000 Linien pro Zentimeter wird das Spektrum von Wasserstoffgas
untersucht.
a) Unter welchem Winkel erscheinen die Maxima 1. Ordnung der violetten Wellenlängen 434 nm bzw.
410 nm?
b) In der ersten Ordnung werden zwei weitere Linien bei den Winkeln 97,2 mrad bzw. 132 mrad gefunden.
Um welche Wellenlängen handelt es sich?
c) Wiederholen Sie Aufgabe a) mit einem Beugungsgitter mit 15000 Linien pro Zentimeter.
7. Aufgabe:
Ein Stück Glimmer der Dicke 1,2 μm befinde sich an Luft. Im Spektrum des reflektierten Lichts sind
„Lücken“ bei 421 nm, 474 nm, 542 nm und 633 nm zu beobachten. Berechnen Sie die Brechzahl von
Glimmer.
Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Dipl.-Phys. Ines Trenkmann
Optische Spektroskopie und Molekülphysik
http://www.tu-chemnitz.de/physik/OSMP
Übungsklausur – 25.05.2011
SS 2011
1. Übungsklausur
1. Aufgabe:
a) In der abgebildeten Schaltung liege zwischen A
und B eine Gleichspannung von 18 V an. Die
Widerstände seinen R1 = 10 Ω und R2 = 15 Ω.
Ermitteln Sie die Gesamtstromstärke im Punkt P.
b) Zwischen A und B liege nun eine
Wechselspannung
(Effektivspannung
220 V;
Frequenz 50 Hz) an und der Widerstand R 2 wird
ersetzt durch einen Kondensator mit einer Kapazität
von 22 µF. Berechnen Sie die Gesamtstromstärke.
Wie groß ist die Phasenverschiebung?
P
A
B
R1
R2
R1
2. Aufgabe:
Die Platten eines Gerätes zur e/m-Bestimmung seinen 6 cm
lang und haben einen Abstand von 1,2 cm. Die Enden der
Platten seinen 30 cm vom Leuchtschirm entfernt und die
kinetische Energie der Elektronen betrage 2,8 keV.
a) Wie groß ist die Ablenkung (∆y) des Elektronenstrahls wenn
eine Spannung von 25 V an den Ablenkplatten anliegt?
b) Wie stark muss ein überlagertes Magnetfeld sein, damit der
Strahl nicht abgelenkt wird?
3. Aufgabe:
Ein Lichtstrahl falle unter einem Winkel von 58° zur Normalen, aus Luft auf ein durchsichtiges Material.
Reflektierter und gebrochener Strahl stehen senkrecht aufeinander.
a) Wie groß ist der Brechungsindex des Materials?
b) Wie groß ist sein kritischer Winkel der Totalreflexion?
4. Aufgabe:
Ein Objekt befindet sich 20 cm links von einer Linse mit der Brennweite f1 = 10 cm. 40 cm rechts von der
Linse befindet sich ein zweite Linse mit der Brennweite f2 = 12,5 cm. Wo entsteht das endgültige Bild und
wie groß ist es?