M1 M2 W1 W2/3 O1 O3 O2/4 E2 E3 R1 Σ
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Klausur zum Grundpraktikum in Experimentalphysik, SS 2009 Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München (24. Juli 2009) Name: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorname: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gruppe: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Matrikelnr.: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Studienfach: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ich erkläre mich damit einverstanden, dass mein Klausurergebnis unter Angabe der Matrikelnummer im Internet veröffentlicht wird. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Unterschrift) Bitte tragen Sie oben Ihre persönlichen Daten ein. Die folgende Tabelle ist ausschließlich für Korrekturvermerke. Jede Aufgabe wird bei korrekter Bearbeitung mit 4 Punkten bewertet. Bearbeitungszeit: 90 min. Viel Erfolg! M1 M2 W1 W2/3 O1 O3 O2/4 E2 E3 R1 Σ Punkte: Korrektor: M1 Skizzieren Sie das im Versuch verwendete Kapillarviskosimeter, und markieren Sie in der Skizze alle Messgrößen, die bei der Bestimmung der Viskosität von Wasser eingehen. Wie berechnet man den zwischen den Enden der Kapillare auftretenden Druckunterschied? M2 Skizzieren Sie die Entstehung einer stehenden Welle. Unter welchen Bedingungen entsteht sie? Welcher Abstand liegt zwischen zwei benachbarten Schwingungsbäuchen bei vorgegebener Wellenlänge λ? W1 Mit einem Kalorimeter wurde eine Messung zur Bestimmung der spezifischen Schmelzwärme λ durchgeführt. Berechnen Sie das Messergebnis mitsamt Unsicherheit aus den folgenden Werten: Spezifische Wärmekapazität von Wasser cW = 4, 2 J/(gK), Wasserwert des Kalorimeters mW = (90 ± 60) g Wassermasse im Kalorimeter m1 = 400 g, Anfangstemperatur des Kalorimeterwassers T1 = 46, 3◦ C, Eismasse mEis = 208 g, Eistemperatur T0 = 0◦ C und Mischtemperatur TM = 12, 3◦ C. Diskutieren Sie das Ergebnis im Vergleich zum Literaturwert λ = 333 J/g. W2/3 Skizzieren Sie das Hg-Manometer zur Messung von Druckdifferenzen zwischen Glaskugel und Aussenraum. Welche direkte Messgröße wird damit bestimmt? Wie berechnet man daraus den Druck in der Glaskugel? O1 Ein Objekt der Größe G mit der Gegenstandsweite g befinde sich außerhalb der optischen Achse. Konstruieren Sie für die folgenden zwei Fälle den Strahlengang für eine Abbildung durch eine Sammellinse mit der Brennweite f : erstens g >> 2f und zweitens g < f . Wie verhält sich jeweils die Bildgröße B zu G und die Bildweite b zu f in beiden Fällen? O3 Wie verändern sich (quantitativ) die Wellenlänge, die Frequenz und die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines monochromatischen Lichtstrahls, wenn dieser aus dem Vakuum in eine Flüssigkeit mit Brechungsindex n eintaucht? O2/4 Erläutern Sie kurz den Aufbau eines Okularmikrometers. Zur Kalibrierung des Okularmikrometers eines Mikroskops wurde ein 0,30 mm langes Objekt vermessen. Dabei wurden die Stellungen 2,68 und 18,65 an der Skala der Mikrometerschraube abgelesen. Welcher Länge entspricht ein Skalenteil an der Mikrometerschraube? Welchen Abstand haben die Striche eines Gitters, wenn 15 Striche zwischen die Stellungen 6,17 und 14,06 der Skala passen? E2 Erläutern Sie kurz die Begriffe Kippspannung und Triggerung, und erläutern Sie damit, wie auf dem Schirm des Oszilloskops ein stehendes Bild zustande kommt. E3 Skizzieren Sie einen elektrischen Stromkreis, der eine Spannungsquelle, zwei identische Lämpchen in Reihenschaltung, ein Multimeter zur Messung des Gesamtstromes und eines zur Messung der anliegenden Spannung an einem der Lämpchen enthält. Wie groß sollte (qualitativ) der elekrtische Widerstand eines Ampere- und eines Voltmeters sein, damit das Gerät sein Messergebnis möglichst wenig beeinflusst? Begründen sie Ihre Antwort. Könnte man in der vorliegenden Schaltung durch einfaches Umschalten des Voltmeters auf Widerstandsmessung (Ohmmeter) den Widerstand eines Lämpchens messen? Begründen sie Ihre Antwort. R1 Welche Größen müssen Sie messen, um die Aktivität Ax einer unbekannten 137 Cs-Probe zu bestimmen, wenn Sie ein 137 Cs-Präparat bekannter Aktivität A zur Verfügung haben? Wie berechnet man Ax ? Berücksichtigen Sie dabei die Hintergrundstrahlung. Nennen Sie zwei Möglichkeiten, sich vor der Strahlung einer gegebenen umschlossenen γ-Quelle zu schützen.
