Spektren 1 Welche Strahlen werden durch die Erdatmosphäre

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Spektren 1
Welche Strahlen werden durch die Erdatmosphäre abgeschirmt? Welche Moleküle
beeinflussen wesentlich die Strahlendurchlässigkeit der Atmosphäre?
Der UV- und höherenergetische Anteil wird fast vollständig abgeschirmt.
Moleküle und Staubteilchen, Sauerstoff und Ozon, Wasserdampf und Treibhausgase
Spektren 2
Durch welches Strahlungsgesetz wird die Strahlung eines schwarzen Strahlers vollständig
beschrieben? Stellen Sie das Strahlungsgesetz grafisch dar und geben Sie eine grafische
Interpretation des Stefan-Boltzmann Gesetzes sowie des Wien’schen
Verschiebungsgesetzes.
Planck´sche Strahlungsgesetz
Wien´sche Verschiebungsgesetz:
Spektren 3
Charakterisieren Sie Wärmestrahlung im Energie-, Wellenlängen- und Frequenzbereich.
Schätzen oder berechnen Sie die wahrscheinlichste Wellenlänge die unser Körper abstrahlt.
Energie: 1,2meV – 500meV, Wellenlängen: 780nm – 1mm, Frequenzbereich: 300GHz – 385THz
Ca. 10
Spektren 4
Skizzieren Sie eine Versuchsanordnung zum Nachweis des äußeren photoelektrischen
Effektes. Durch welche Strahlparameter kann man die Anzahl der austretenden
Elektronen beeinflussen? Welche Bedingung muss dabei immer erfüllt sein? Schreiben Sie
den Energieerhaltungssatz für die Wechselwirkung des Photons mit einem Elektron an.
Um ein Elektron loszulösen wird eine des Atoms entsprechender Bindungsenergie EB benötigt.
Energieerhaltungssatz: hf = EB+Ekin
Spektren 5
Charakterisieren Sie das sichtbare Spektrum im Energie-, Wellenlängen- und
Frequenzbereich.
Energie: 1,6eV – 2,9eV ,Wellenlängen: 380nm – 780nm , Frequenzen: 384THz – 789THz
Spektren 6
Welche Prozesse erfährt eine Strahlung beim Auftreffen auf Materie? Welche Bedingung
muss für die entsprechenden spektralen Strahlparameter erfüllt sein? Wie wirkt sich ein
hohes Absorptionsverhältnis auf das Emissionsverhalten aus?
Reflexion (Strahl wird reflektiert), Transmission (Strahl geht durch das Medium), Absorption
(Strahl wird in Wärme umgewandelt)
Material, Wegstrecke, Wellenlänge
Das Emissionsverhältnis steigt, nahezu wie bei einem schwarzen Körper
Spektren 7
In welchem Spektralbereich liegt die wahrscheinlichste Wellenlänge die ein Stern der
Spektralklasse B mit einer Oberflächentemperatur von 20.000 K emittiert? Erwarten Sie
auch Linien im visuellen Bereich?
Balmer-Spektrum, Licht-Bereich
Ja
Spektren 8
Was versteht man unter einem Lambert-Strahler (Charakteristik, Beispiele)?
Das sind vollkommen raue, diffus reflektierende Flä- chen. Beispiele für LAMBERT- Strahler
sind die Sonnenoberfläche, eine Fläche mit aufge- rautem Magnesiumoxid, raues Papier,
Leuchdioden, thermische flächenhafte Lichtquellen.
Spektren 9
Welches Gesetz beschreibt das Emissions- bzw. Absorptionsspektrum von
wasserstoffähnlichen Atomen? Wie ist die Balmer-Serie definiert? In welchem spektralen
Bereich liegt die Balmer-Strahlung?
Rydberg-Formel
Als Balmer-Serie wird eine bestimmte Folge von Spektrallinien im elektromagnetischen
Spektrum des Wasserstoffatoms bezeichnet.
Wasserstoffatom von einer Ordnung n>m auf m=2. Diese liegt im Sichtbaren Bereich!
Licht und nahes UV (365nm)
Spektren 10
Durch welche Eigenschaften wird ein idealer schwarzer Strahler charakterisiert? Nennen
Sie einige Beispiele für seine (näherungsweise) Realisierung.
- absorbieren vollständig die auftreffende elektromagnetische Strahlung
- reflektieren und streuen daher keine Strahlung - emittieren vollständig die thermische Strahlung
- emittieren Strahlung vollkommen isotrop (diffus) - p k u
vo s
d
du ch d T
p
u
s
(P
ck’sch s
h u s s z)
Berußte Fläche, schwarzer rauer Lack, Gummi, Hohlraum, Sternoberflächen, Kosmische
Hintergrundstrahlung, glühendes Metall, Hohlkugeln mit einer Öffnung oder einseitig offene
hohle Zylinder mit geschwärzter und auf- gerauter Innenoberfläche.
Spektren 11
Berechnen Sie die Wellenlänge, die beim Übergang 4 − 2 im Wasserstoffatom emittiert
wird. In welchem Spektralbereich liegt dieser Übergang? Welche Farbe besitzt diese Linie?
(Rydbergkonstante R = 10967758 /m)
Z=1
Spektren 12
Wird Germanium mit Licht bestrahlt beobachtet man ab der Grenzwellenlänge λ = 248
den Austritt von Elektronen aus der Halbleiteroberfläche. Wie groß ist die
Austrittsarbeit
der Photoelektronen in eV?
Spektren 13
Welches Strahlungsgesetz beschreibt die gesamte, über alle Frequenzen integrierte, in den
Halbraum abgestrahlte Energie pro Sekunde und Flächeneinheit eines schwarzen
Strahlers? Berechnen Sie mit diesem Gesetz die Temperatur, die ein idealer Heizstrahler
bei einer Heiz- leistung von 1 kW und einer Strahlfläche von 0.5 m2 im Gleichgewicht
erreicht
( = 5.67051 × 10−8
/ 4 2 ).
Planck´sche Strahlungsgesetz
Spektren 14
Charakterisieren Sie den Energie- und Frequenzbereich von Dezimeterwellen. Nennen Sie
einige Anwendungen für Dezimeterwellen.
300MHz – 3GHz, 1,2
- 12
Ziviles GPS, Mobilfunk, Mikrowellenofen, Wlan, Schiffsradar, Einparkhilfe
Spektren 15
Welche Fläche emittiert Strahlung am stärksten: d)
a) schwarz + glatt
b) schwarz + matt
c) weiß + matt
d) weiß + glatt poliert
Welche Fläche absorbiert Strahlung am stärksten?
b)
Wie wirkt sich die Lackfarbe auf die Infrarotabstrahlung eines Heizkörpers aus?
Dunkler Lack – Wärme wird vom Heizkörper aufgenommen und weniger abgestrahlt
Heller Lack – Wärme wird stärker abgestrahlt
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