Rechenteil: Physik 2 Prüfung, 02.03.2016 1. Licht bewege sich

Rechenteil: Physik 2 Prüfung, 02.03.2016 1. Licht bewege sich durch Wasser (n=1.33) und treffe auf die Grenzfläche Wasser‐Luft. Das Licht sei parallel zur Einfallsebene polarisiert. Unter welchem Winkel muss das Licht auf die Grenzfläche einfallen, damit keine Reflexion auftritt? Berechnen Sie für diesen Einfallswinkel den Reflexionskoeffizienten und das Reflexionsvermögen für Licht das senkrecht zu Einfallsebene polarisiert ist. Unter welchem Winkel müsste das Licht einfallen, damit es total reflektiert wird? (4 Punkte) 2. Ein Spaltgitter habe eine Gitterperiode d und eine Spaltbreit a=d/3. Das Spaltgitter habe sehr viele Spalte, so dass die resultierenden Interferenzmaxima, auch Gitterreflexe genannt, sehr scharf sind. a) Welche Gitterreflexe fallen mit einem Nulldurchgang der Spaltfunktion zusammen und werden daher ausgelöscht? b) Berechnen Sie die relative Höhe der der ersten sechs Gitterreflexe (Ordnungszahlen 1‐6) bezogen auf den Gitterreflex nullter Ordnung. (4 Punkte) 3. Ein Benzinmotor verdichtet ein Benzin‐Luftgemisch adiabatisch 1:7. Das Benzin bringt durch seine Verbrennung nur die Wärme ein und ist ansonsten zu vernachlässigen. a) Wie hoch ist die Temperatur der komprimierten Luft, wenn sie bei 20°C und 1 bar angesaugt wird? b) Wie ändert sich die innere Energie der Luft des Zylinders, wenn das Zylindervolumen vor der Verdichtung 0.6 Liter beträgt? (4 Punkte) Theoretischer Teil: Physik 2 Prüfung, 02.03.2016 (2 Fragen nach Wahl beantworten) 1. Wie lautet das Gauss’sche Gesetz (differentielle Form) für das elektrische Feld und für das Magnetfeld im Vakuum? Nutzen Sie diese Beziehungen um zu zeigen, dass eine ebene elektromagnetische Welle die sich in x‐Richtung ausbreitet keine Komponente des E‐Feldes und des B‐Feldes in x‐Richtung hat, d.h., dass elektromagnetische Wellen transversal sind. (4 Punkte). 2. Formulieren Sie den ersten Hauptsatz der Wärmelehre für ein ideales Gas. Diskutieren Sie die Gleichung (in Worten und in Formeln) in Bezug auf die geleistete Arbeit für isotherme, isochore, isobare und adiabatische Zustandsänderungen. Berechnen Sie die jeweilige (reversible) Änderung der Entropie für diese vier Zustandsänderungen explizit. (4 Punkte) 3. Oft bezeichnet man Röntgenstrahlung mit Wellenlänge  < 0.4 nm (E > 3.1 keV) als harte Röntgenstrahlung. a) Wie groß muss die Beschleunigungsspannung (in kV) für die Elektronen in einer Röntgenröhre mindestens sein, um harte Röntgenstrahlung zu erzeugen? Wie hängt die minimale Wellenlänge mit dieser Spannung zusammen? b) Wie entstehen das kontinuierliche und das charakteristische Spektrum einer Röntgenröhre. Skizzieren Sie das Spektrum als Funktion der Energie und als Funktion der Wellenlänge. Zeichnen Sie in die Diagramme die K‐ und die K Linie und auch die Grenzwellenlänge ein. c) Für welches Element ist die Energie der charakteristischen K Linie höher: für Cu oder für Ag (Begründung)? (4 Punkte).