Übungsblatt 3 - Universität des Saarlandes
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Universität des Saarlandes Fakultät NT Fachrichtung Physik Prof. Dr. R. Seemann / Dr. C. Herrmann / A.-L. Schuhmacher Gebäude E2.9, Zi. 4.06 / 3.10 / 3.06 Mail: [email protected] Mail: [email protected] Web: http://www.uni-saarland.de/fak7/seemann/ Saarbrücken, 8. Mai 2017 Übungen zur Vorlesung Physik für Ingenieure II SS 2017 Blatt 3 Aufgabe 3.1. Beantworten Sie folgende Verständnisfragen ausführlich und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Skizzen. 2 N 1 a) Die Dielektrizitätskonstante ist formal gegeben durch (ω) = 1 + e0 m . Welches mikroskopiω02 −ω 2 +iγω sche Modell liegt dieser Relation zu Grunde? Erläutern Sie den dafür verantwortlichen Mechanismus qualitativ anhand einer geeigneten Analogie aus der Mechanik. b) Wie ergibt sich der Brechungsindex n(ω) aus (ω)? Skizzieren sie den Realteil und den Imaginärteil von n(ω) und erklären Sie deren Bedeutung. c) Was versteht man unter der Plasmafrequenz eines Metalls? Wie hängt die Plasmafrequenz mit dem Brechungsindex zusammen? Diskutieren Sie die Auswirkungen von sehr großen Frequenzen ω > ωp und sehr kleinen Frequenzen ω < ωp auf das Brechungs- und Absorptionsverhalten von Metallen. d) Erklären Sie die Begriffe der normalen und der anormalen Dispersion. e) Ein Lichtstrahl fällt im Winkel 45◦ zum Einfallslot auf eine Wasseroberfläche. Welche der folgenden Größen ändern sich beim Eintritt des Lichts in das Wasser und wenn ja, wie? (i) Die Wellenlänge, (ii) die Frequenz und (iii) die Ausbreitungsgeschwindigkeit. Aufgabe 3.2. Betrachten Sie einen Aluminiumkeil, dessen Grundfläche ein rechtwinkliges Dreieck bildet. Der Keil werde entlang der Kathete der Länge a mit Röntgenstrahlung durchstrahlt. a) Skizzieren Sie die Anordnung. b) Skizzieren Sie den Intensitätsverlauf, der hinter dem Keil gemessen wird, über die von der Röntgenstrahlung durchlaufenen Materialdicke. c) Die gemessene Intensität sei am spitzen Ende des Keils doppelt so groß wie am rechten Winkel. Angenommen, der Absorptionskoeffizient für Aluminium für Röntgenstrahlung bei einer Energie von 160 keV beträgt k = 0, 15 mm−1 . Berechnen Sie die Länge der zweiten Kathete b. d) Wie verändert sich der Auftrag des Intensitätsverlaufs, wenn man die Länge a verdoppelt?
