Für die Bearbeitung der Aufgaben sind ausschließlich folgende

Teil A:
Für die Bearbeitung der Aufgaben sind ausschließlich folgende Hilfsmittel zugelassen:
- Wörterbuch der deutschen Rechtschreibung
- Zeichengeräte und Zeichenhilfsmittel
1. Eine schwach gekrümmte plankonvexe optische Linse liegt auf einer planparallelen
Glasplatte. Auf die Anordnung fällt paralleles, einfarbiges Licht. Im reflektierten Licht
beobachtet man unter gewissen Bedingungen helle und dunkle Ringe. Erklären Sie deren
Entstehung.
(3 BE)
2. Ein monochromatischer Laserstrahl trifft senkr. auf ein optisches Gitter, dessen Spalte
parallel zur y-Achse liegen. Auf einem Schirm wird ein Interferenzmuster beobachtet.
a) Leiten Sie anhand einer übersichtlichen Skizze den Zusammenhang zwischen
Wellenlänge λ, Gitterkonstante b und den Winkeln α für die Hauptmaxima her. (3 BE)
b) Beschreiben Sie qualitativ die Lage der Maxima auf dem Schirm.
(2 BE)
c) Welchen Einfluss hat es auf das Schirmbild, wenn das Gitter ein wenig um die zAchse gedreht wird? Begründen Sie!
(1 BE)
d) Welchen Einfluss hat es auf das Schirmbild, wenn das Gitter ein wenig um die y-Achse
gedreht wird? Begründen Sie!
(1 BE)
3. Entscheiden Sie. Welche Beobachtung beim äußeren lichtelektrischen Effekt steht
im Widerspruch zur Wellentheorie?
(2 BE)
a) Elektronen werden durch das Einstrahlen von Licht aus einer Zinkplatte herausgelöst.
b) Die kinetische Energie der herausgelösten Elektronen hängt von der Frequenz des
eingestrahlten Lichtes ab.
c) Die Stärke des Photostromes nimmt mit der Intensität des eingestrahlten Lichtes zu.
d) Es existiert eine untere Frequenz für das Herauslösen von Elektronen.
Teil B
1. Unter Nutzung eines optischen Gitters der Gitterkonstante 0,05 mm soll in einem
Experiment das kontinuierliche Spektrum des weißen Lichts einer Glühlampe erzeugt
werden.
a) Beschreiben Sie eine mögliche Experimentieranordnung und erklären Sie deren
Funktionsprinzip. Begründen Sie, dass ein Spektrum entsteht.
(5 BE)
b) Das kontinuierliche Spektrum 1. Ordnung (Wellenlängenbereich 400nm≤λ≤780nm)
soll eine Breite von mindestens 1cm haben. Untersuchen Sie rechnerisch, ob sich
dies mit der in a beschriebenen Experimentieranordnung auf einem Tisch der
Länge 1,2 m realisieren lässt.
(3 BE)
2. Auf einer Wasserpfütze (nw = 1,33) schwimmt ein
dünner Ölfilm (nöl = 1,40). Weißes Licht fällt nahezu
senkrecht auf den Ölfilm. Bei der Beobachtung in
Reflexion hat man von der Ölschicht einen "gelblichen"
Farbeindruck.
Zeichnen Sie, die für die Interferenz maßgeblichen Strahlen in einer Skizze und
erklären Sie die Beobachtung.
(3 BE)
3. Zur Untersuchung des Photoeffekts
wird an einer Vakuum-Photozelle
eine Messreihe aufgenommen und
graphisch dargestellt (siehe Abb.).
Dabei ist f die Frequenz des
einfallenden monochromatischen
Lichts und Ek die maximale kinetische
Energie der Photoelektronen.
Abbildung 1
a) Skizzieren Sie einen geeigneten Versuchsaufbau und beschreiben Sie kurz die
Durchführung der Messungen.
(3 BE)
b) Interpretieren Sie das Versuchsergebnis auf der Grundlage des Photonenmodells.
(2 BE)
c) Ermitteln Sie unter der Nutzung aller Messwerte die Werte, der beiden für das
Kathodenmaterial der Photozelle charakteristischen Größen.
(3 BE)
d) Berechnen Sie die maximale Geschwindigkeit der Elektronen, die von Photonen der
Frequenz f = 6,9·1014 Hz ausgelöst werden.
(2 BE)
e) Nun wird mit einer Photozelle gearbeitet, deren Kathodenmaterial die
Leitungselektronen stärker bindet. Tragen Sie in die Abbildung 1 auf dem
Aufgabenblatt einen Graphen ein, der zu dieser Messreihe gehören kann, und
begründen Sie Ihre Zeichnung.
(3 BE)
f) In einem Gedankenexperiment wird die Helligkeit (Intensität) des Lichts bei
konstanter Wellenlänge (λ=700 nm) beliebig vergrößert.
Beschreiben Sie die Beobachtung und erklären Sie diese!
(2 BE)