Fragen zur Vorlesungen Einführung in die Physik 3: Teil Arndt 1

Fragen zur Vorlesungen Einführung in die Physik 3: Teil Arndt 1. Wie kann man aus chemischen Reaktionen auf die atomare Struktur der Materie schließen? 2. Was sind Mol, Avogadrokonstante NA und Loschmidtzahl L? 3. Wie kann man NA experimentell bestimmen? 4. Wie kann man Atome sichtbar machen? Was ist das generelle Funktionsprinzip/Abbildungsprinzip von • Fluoreszenzmikroskopie? • Feldemissionsmikroskop? • Transmissionselektronenmikroskop? • Rasterelektronenmikroskop? • Rastertunnelmikroskop? • Rasterkraftmikroskop? 5. Wie kann man die Größe von Atomen bestimmen? • Kovolumen in der Zustandsgleichung der realen Gase • Atomradius ⇒ Stoßquerschnitt ⇒ mittlere freie Weglänge ⇒ Transportkoeffizienten der Thermodynamik i. Diffusionskoeffizient ii. Wärmeleitfähigkeit iii. Viskosität 6. Wie kann man die Größe von Atomen bestimmen? 7. Aus was sind Atome aufgebaut? 8. Was sind Kathodenstrahlen/Kanalstrahlen 9. Wie kann man freie Elektronen erzeugen? 10. Wie kann man freie positive Ionen erzeugen? 11. Wie bestimmt man die Elementarladung ? Wie groß ist sie 12. Wie kann man atomare und molekulare Massen bestimmen? • Wien‐Filter (Details) • Parabelspektrograph von Thomson (Idee) • Sektorfeldspektrometer (Idee) • Flugzeitmassenspektrometer (Details) • Quadrupolmassenspektrometer , Paulfalle (Nobelpreis!), Details • Ionencyclotronresonanz: Penningfalle (Nobelpreis!), Details 13. Thomsons Atommodell ? 14. Rutherfordexperiment und Atommodell? 15. Welche Experimente deuten auf den Teilchencharakter des Lichts? 16. Warum ist der Hohlraumstrahlung eine gute Näherung für einen schwarzen Körper? 17. Warum ist die Hohlraumstrahlung historisch wichtig für die Quantenphysik? 18. Wie lauten Modendichte und Energiedichte für die Schwarzkörperstrahlung? 19. Was ist die UV Katastrophe im Rayleigh‐Jeans Gesetz? 20. Wie lautet die Planck‘sche Strahlungsformel für die Energiedichte im Hohlraum 21. Was ist das Wien’sche Verschiebungsgesetz 22. Stefan‐Boltzmanngesetz? Zusammenhang mit Planck‐Strahlung 23. Was ist der Fotoeffekt? Wie ändert sich Elektronenstrom und –energie als Funktion der Lichtfrequenz und Intensität ? 24. Was ist/zeigt der Comptoneffekt? 25. Welche Größen charakterisieren ein Foton? 26. Was ist eine de Broglie Welle? 27. Wie verifiziert man die quantenmechanische Wellennatur massiver Objekte (Elektronen, Neutronen, Atome, Moleküle)? 28. Wie lautet die stationäre Schrödingergleichung? 29. Durch welche Operatoren werden: Ort, Impuls, kinetische Energie, potentielle Energie (konservatives Potential) beschrieben ? 30. Wie berechnen sich die Energien im Kastenpotential? 31. Welche Realisierungen findet man für ein quantenmechanisches Kastenpotential in der Natur? 32. Harmonischer Oszillator • Welche Beispiele gibt es in der Natur für quantisierte harmonische Oszillatoren? • Wie hängen Ort und Potentielle Energie im H.O. zusammen? • Wie skaliert die Energie mit der Vibrationsquantenzahl? • Was ist die Nullpunktsenergie? Welche Bedeutung hat sie in der Praxis? • Wie unterscheidet sich der Quantenoszillator vom klassischen Federpendel? 33. Was ist der Tunneleffekt? • Wie skaliert die Tunnelwahrscheinlichkeit mit der Energie des Teilchens und der Energie und der Dicke der Barriere ? • Wo findet man den Tunneleffekt in der Praxis ? • Welche Analogie gibt es zur Optik? 34. Reflexion an der Stufe • Wie findet man die Eigenfunktionen in allen Teilbereichen (Strategie angeben reicht). • Wodurch unterscheidet sich die quantenmechanische Reflexion von der klassischen Reflexion? • Welche Analogie gibt es zur Optik? 35. Welche Experimente zeigen die diskreten Energien in Atomen? • Wie unterscheidet sich ein Quecksilberspektrum vom Spektrum einer Glühbirne? • Was sind die Lyman‐, Balmer‐, Paschen… Linien ? 36. Aufbau der Atome • Skizziere die Idee zum Bohr’schen Atommodell? Wo ist der Konflikt mit der klassischen Elektrodynamik ? • Was hat de Broglie’s Wellenbild mit dem Bohr’schen Atommodell zu tun? 37. Kalte und gefangene Atome • Wozu will man Atome Kühlen oder Bremsen? • Unterscheide Kühlen/Bremsen • Wie funktioniert die Dopplerkühlung? • Wodurch ist die maximale Bremsbeschleunigung limitiert? Wie groß kann sie werden (Größenordnung)? • Was ist eine optische Melasse? • Wie funktioniert eine magnetische Falle? • Wie funktioniert eine magnetooptische Falle? • Was ist eine Helmholtzspule und was eine Anti‐Helmholtzspule? • Wodurch ist die minimale Temperatur beim Dopplerkühlen begrenzt? • Wodurch unterscheiden sich Zeeman‐Slowing und Chirped Slowing ?