Übungsblatt 1

Übungen zu Experimentalphysik IV – Atome und Kerne
SS 2014
Prof. Dr. H. Giessen
Übungsblatt 1
Ausgabe am 12.04.2016
Besprechung am 19.04.2016
Aufgabe 1
Ein freies Teilchen der Masse m, der Geschwindigkeit v, der kinetischen Energie E und dem
Impuls p soll als ebene monochromatische Materiewelle
beschrieben werden, die durch die Kreisfrequenz ω und den Betrag des Wellenvektors k
charakterisiert ist.
a) Drücken Sie zunächst die Phasengeschwindigkeit vph der Welle durch ω und k aus.
b) Wie lautet die Dispersionsrelation k(ω) für Photonen im Vakuum? Wie groß ist deren
Phasengeschwindigkeit?
c) Leiten Sie die Dispersionsrelation für das o. g. Teilchen her und bestimmen Sie die
Phasengeschwindigkeit.
d) Worin liegen die Schwächen der Beschreibung des Teilchens als monochromatische
ebene Welle?
Aufgabe 2
Betrachten Sie die Erde als perfekten schwarzen Körper. In welcher Distanz zur Sonne wäre
die Oberflächentemperatur genau 300 K? Der Radius der Umlaufbahn der Erde um die Sonne
beträgt RE = 150*106 km und die Strahlungsintensität der Sonne auf der Erdumlaufbahn
beträgt SE = 1366 Wm-2.
Aufgabe 3
Auf einen Graphitblock fallen Röntgenstrahlen mit der Wellenlänge
wird die Strahlung, die rechtwinklig zum einfallenden Strahl gestreut wird.
a) Berechnen Sie die Compton-Verschiebung Δλ.
b) Welche kinetische Energie wird auf das Elektron übertragen?
c) Wie groß ist der prozentuale Energieverlust des Photons?
. Beobachtet