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Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium Aufgabe: Lies die beiden pdf-Files AstronomieLicht_Kap5a.pdf und BuAstronomie_LichtKap5b.pdf. Die Files entsprechen dem 5. Kapitel des Buches Astronomie von Bennet. Beantworte beim Lesen die folgenden Fragen und schicke das bearbeitete File zu [email protected] Es ist sinnvoll, wenn man etwas durchliest, sich regelmäßig Aufschriebe zu machen. Lese und beantworte die Fragen also während des Lesens sofort schriftlich - z.B. hier im File. Die beiden pdf-Files stammen aus dem Buch Jeffrey Bennet u.a.: Astronomie, Pearson, 2010. Es kostet 79,95€. Wer möchte, kann das Buch in der Schülerbücherei lesen. Vor allem die ersten 7 Kapitel (von 24) sind lesenswert, es ist i.W. der Stoff, den wir im Unterricht besprechen, bzw. besprochen haben. Fragen zu Kapitel 5.1: Licht im Alltag (BuAstronomie_LichtKap5a.pdf) 1. S.206: Was ist das Ziel des Kapitels zum Licht? Warum befassen wir uns näher mit dem Licht? Antwort: 2. S.206: Welche drei Energieformen sind hier angesprochen? Antwort: 3. S.206, 207: Einheiten der Energie und Leistung, Symbole, Zusammenhang Antwort: 4. S.207: Was ist der Energiebedarf des Menschen pro Sekunde, was pro Tag. Überprüfe dies durch Rechnung. Womit wird der Energiebedarf verglichen? Antwort: 5. S.207: Zähle die Grundfarben des Spektrums auf. Antwort: 6. S.207: Das Auge hat drei Farbrezeptoren, das ist der eigentliche Grund für die drei Grundfarben. Die anderen Farben entstehen durch Mischung dieser Farben. (siehe etwa http://de.wikipedia.org/wiki/Zapfen_%28Auge%29 und http://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum ) Welche sind die drei Grundfarben beim Bildschirm, welche beim Grafikdesign Antwort: 7. S.207: Warum sieht man auf der Rückseite einer CD Farben? Antwort: 8. S.207, 208: Welche vier Wechselwirkungen mit der Materie treten auf? (Namen und Bedeutung) Antwort: 9. S.208: Was ist der Unterschied zwischen Streuung und Reflexion? Antwort: Fragen zu Kapitel 5.2: Eigenschaften des Lichts (BuAstronomie_LichtKap5a.pdf) 10. S. 209: Warum sind die Pflanzen grün? (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll#Spektrale_Eigenschaften) Antwort: 11. S.209: Wie bewegen sich die Wasserteilchen, wenn eine Welle sich ausbreitet? Antwort: 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10 Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium 12. S.209: Was transportiert eine Wasserwelle, was nicht? Antwort: 13. S.210: Welches sind die drei grundlegenden Merkmale einer Welle? Antwort: 14. S.210: Leite c f nochmals ab. Antwort: 15. S.210: Was ist ein Feld? Vergleiche die Feldstärke mit der Kraft (z.B. beim Gravitationsfeld) Antwort: 16. S.211: Wie bewegen sich freie Elektronen in einem elektromagnetischen Feld? Antwort: 17. S.211 (siehe evtl. auch S. 215): Berechne die Frequenz einer Welle mit der Wellenlänge von 12 cm, der Wellenlänge eines Mikrowellenherdes (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Mikrowellenherd) Antwort: 18. S.212: Was sind Photonen? Antwort: 19. S.212: Was versteht man unter der Polarisation von Licht? Antwort: 20. S.213: Betrachte die Abbildung 5.7: Nenne fünf irdische Quellen für elektromagnetische Strahlung, nenne ebenso fünf kosmische Quellen. Notiere dabei jeweils, wie groß die Wellenlänge der Strahlung ist, die sie aussenden. Antwort: 21. S. 214: Wie groß ist die Wellenlänge des sichtbaren Lichts? Gib den Wellenlängenbereich des Lichts an. Welches Licht hat die kleinste, welches die größte Wellenlänge? Antwort: 22. S.214: Sind Steine für Radiowellen durchsichtig? Antwort: 23. S.215: Welche beiden Formeln werden dort benutzt? Antwort: 24. S.215: Ein Elektronenvolt (1 eV) ist eine Energieeinheit, die in der Atomphysik gerne benutz wird (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronenvolt) Es gilt: 1eV 1,60 1019 J : Wie groß ist die Frequenz und die Wellenlänge eines Photons der Energie 2,5 eV? Berechne die Größen, benutze dabei die beiden Formeln der Seite S.215. Antwort: Fragen zu Kapitel 5.3: Eigenschaften der Materie (BuAstronomie_LichtKap5a.pdf) 25. S.216: Wie viele chemische Elemente kennen wir heute? Zähle 5 verschiedene Elemente auf. (Wdh.: Chemie: Ist Wasser auch ein chemisches Element? Was ist es dann? Aus was besteht es?) Antwort: 26. S. 217: Aus was bestehen Atome? Antwort: 27. S.217, 218: Was ist die Kernladungszahl, die Atomare Massenzahl, ein Isotop? Antwort: 28. S.218: Welche Ladungen haben die drei wichtigsten Teilchen des Atoms? Antwort: 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10 Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium 29. S. 218: Berühren sich die Atome der Hand und des Tisches, wenn wir den Tisch anlangen? Warum können wir dann nicht durch den Tisch hindurchlangen? Man kann problemlos Neutronen durch eine dünne Goldfolie schießen. Warum nimmt man dazu Neutronen? Antwort: 30. S.219: Was sind die drei Aggregatzustände der Materie auf der Erde? (in der Sonne gibt es diese Zustände nicht) Antwort: 31. S.219: Was sind Phasenänderungen? Antwort: 32. S.219, 220: Was ist Sublimation? Erkläre es mit der Bemerkung, dass die Temperatur ein Maß der mittleren kinetischen Energie ist (nebenbei: Es gilt E k T ). Antwort: 33. S.220: Was ist Dissoziation der Moleküle, was Ionisation der Atome? Was ist ein Plasma? Antwort: 34. S.220: Welche Ladung hat ein vollständig ionisiertes O-Atom? Warum? Antwort: 35. S.221: Zeichne die Abbildung 5.10 in dein Heft. Antwort: 36. S.221: Was ist Druck? Welches Symbol, welche Einheiten werden verwendet? Antwort: 37. S.221: Warum ist der etwa 7000 K heiße Erdkern aus festem Eisen? (siehe auch etwa http://de.wikipedia.org/wiki/Erdkern) Antwort: 38. S.222: Warum kann es auf dem Mond kein flüssiges Wasser geben? (Hierbei muss man etwas nachdenken) Antwort: 39. S.222: Auf welche drei Arten enthalten die Atome Energie? Antwort: 40. S.222, 223: Was versteht man unter den Energieniveaus der Atome? (Das muss man nicht anschaulich verstehen, man muss dies einfach als Tatsache der Natur akzeptieren.) Antwort: 41. S.223: Wie viel Energie muss ein Photon haben, damit es ein Wasserstoffelektron von der Bahn im Niveau 2 zum Niveau 3 bringen kann? Antwort: 42. S.223: Welche Frequenz und Wellenlänge muss eine elektromagnetische Welle haben, wenn es vom Wasserstoffatom ausgesandt wird, weil das Elektron von Bahn 3 auf Bahn 2 springt? (siehe Frage 24 oben). Können wir dieses Licht dann sehen? (siehe Frage 21 oben). Antwort: 43. S.223: Kann ein Elektron auf der Bahn 210 eV an Energie aufnehmen? (Das von Bahn 1 kann es nicht). Vgl. auch Abbildung 5.12 Antwort: 44. S.223: Warum wird die Quantelung der Energieniveaus im Buch als bizarr bezeichnet? Antwort: Fragen zu Kapitel 5.4: Vom Licht lernen (BuAstronomie_LichtKap5b) 45. S.224: Was ist Spektroskopie? Antwort: 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10 Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium 46. S.225: Welche drei Arten von Spektren werden unterschieden? Antwort: 47. S.226: Wie kann man auf der Erde Emissionsspektren erzeugen? Antwort: 48. S.227: Wie werden Absorptionsspektren erzeugt? Antwort: 49. S.227: Warum werden die absorbierten Energieteile beim Zurückspringen nicht wieder gefüllt? Antwort: 50. S.228: Was versteht man unter chemischen Fingerabdrücken? (Genau dies wird auch benutzt, wenn man die Zusammensetzung eines Materials untersucht: Man verdampft einen winzigen Teil und untersucht die Emissions- und Absorptionsspektren des heißen Gases) Antwort: 51. S.228, Abbildung 5.17: Welche Elemente kommen im Orionnebel vor? (Man benötigt normalerweise mehrere Linien für ein Element) Antwort: 52. S.228: Was sind Molekülbanden? Antwort: 53. Wie hat man die chemische Zusammensetzung des Universums bestimmt? (Das war wirklich viel Arbeit von vielen Menschen!) Antwort: 54. S.229: Welche Photonen können eine Gaswolke nicht passieren? Sind dies viele? Antwort: 55. S.229: Was ist ein schwarzer Körper? Antwort: 56. S.229: Wie wird das Verhalten der Photonen in einem schwarzen Körper beschrieben? Antwort: 57. S.229, 230: Wovon hängt die von einem schwarzen Körper ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung nur noch ab? Wie nennt man diese? Antwort: 58. S.230: Was besagt das Stefan-Boltzmann-Gesetz? (siehe auch S.234, Mathematische Einblicke 5.2, dort seht die Formel des Stefan-Boltzmann-Gesetzes. Notiere sie auch im Heft: Die pro Sekunde und pro m2 abgestrahlte Energie, d.h. die Leistung pro Fläche= P W T 4 , wobei 5, 7 108 2 4 die eines schwarzen Strahlers der Temperatur ist A mK Boltzmann-Konstante ist – der Buchstabe Sigma ist das griechische s, siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz. Die Rechnungen auf S. 234 lesen und verstehen wir dann, wenn wir auf dieser Seite sind.) Antwort: 59. S.230: Wie lautet das Wiensche Verschiebungsgesetz? (siehe auch wieder S.234, notiere im Heft: Die maximale Strahlungsenergie eines Schwarzen Körpers wird bei der c Wellenlänge max ausgesandt. Dabei ist c=2,9 mm = 2 900 000 nm. Siehe T http://de.wikipedia.org/wiki/Wiensches_Verschiebungsgesetz ) Antwort: 60. S.230, 231: Erkläre die Bedeutung der beiden Gesetze wie im Buch beschrieben mit einem Stück Metall, das man erhitzt, ins Feuer hält. Antwort: 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10 Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium 61. S.230: Abbildung 5.19: Wo ist das Strahlungsmaximum (d.h. die maximale relative Intensität der elektromagnetischen Strahlung pro m2) der Sonne? Antwort: 62. S.231: Wie oder warum sieht man schwarze Löcher, obwohl sie kein Licht aussenden? Antwort: 63. S.231: Was kann man über reale Spektren astronomischer Objekte aussagen? Antwort: 64. S.231, 234 und Abbildung S.232/233 (siehe BuAstronomie_LichtKap5b_BildS232.jpg): a. Wie kann man am Spektrum erkennen, dass der Mars rot ist? Antwort: b. Gibt es auf dem Mars CO2 – woher wissen wir das? c. Weshalb meinen die Astronomen, dass die Marsatmosphäre heißes Gas enthält? Antwort: d. Weshalb können wir die Temperatur der Marsoberfläche bestimmen? Wie warm ist des dort, in K und in °C? Antwort: e. Warum ist der Buckel der Wärmestrahlung wohl so dick, entspricht nicht der Schwarzkörperstrahlung? Antwort: f. Sieht das Spektrum des Mars immer gleich aus? Denke an den Dopplereffekt, rechts unten (Hierzu muss man etwas nachdenken) Antwort: 65. S.234 (Kasten 5.2): Bei welcher Wellenlänge liegt das Maximum der Sonnenstrahlung (sie ist an der Oberfläche, dort woher das kontinuierliche Spektrum stammt, rund 5900 K warm) Welche Farbe hat dieses Licht, vgl. S. 226 Ab. 5.15 oder http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenlicht ? Antwort: 66. S.234 (Kasten 5.2): Wie viel Energie sendet die Sonne pro Sekunde und m2 aus? (Wieder T=5900K) Antwort: 67. S.234 (Kasten 5.2): Die Erde hat eine Temperatur (T=287 K = 14°C, ohne Treibhauseffekt wäre die mittlere Temperatur der Erdoberfläche -18°C. Der normale Treibhauseffekt erwärmt die Erdoberfläche aber um 32K auf +14°, siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt#Treibhausgase) Wie viel Energie strahlt die Erde also pro Sekunde und m2 ab? Antwort: 68. S.234 (Kasten 5.2): Zum T-hoch-4-Verhalten der abgestrahlten Energie: Vergleiche die oben unter 67 berechnete abgestrahlte Energie mit der abgestrahlten Energie eines Körpers der Temperatur T=2*287K=574K. Kannst Du das relativ einfach mit der Formel von Boltzmann erklären? Antwort: Fragen zu Kapitel 5.5: Dopplerverschiebung (BuAstronomie_LichtKap5b_S233.jpg) 69. Was versteht man unter dem Dopplereffekt des Schalls? Wo kann man ihn hören? Antwort: 70. Was bedeutet eine Blauverschiebung des Linienspektrums? Antwort: 71. Was bedeutet eine Rotverschiebung des Linienspektrums? Antwort: 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10 Arbeitsblatt - Fragen Kapitel Licht, Buch Astronomie Graf-Zeppelin-Gymnasium 72. Kann man aus der Rotverschiebung die Geschwindigkeit des Körpers ablesen? Was kann man stattdessen ablesen? Antwort: 73. S. 237, Kasten: Wieso wissen wir, dass sich der Stern Wega mit 13,7 km/s unserer Sonne nähert? Antwort: 74. S. 237: Wieso wissen wir, dass sich der Andromedanebel unserer Milchstraße nähert? Können wir daraus wirklich schließen, dass es zu einer Kollision mit unserer Milchstraße kommt? (Vgl.: Frage 72) Antwort: 75. S. 237: Abb. 5.25: Wie kann man erkennen, wie schnell sich ein Stern dreht? Antwort: Lese die Zusammenfassungen S. 238 und 239. Fragen des Buches ( AstronomieLicht_Kap5c_Aufgaben.pdf) Bearbeite die Fragen „Zur Erinnerung“ und die „Verständnisfragen“ möglichst sofort nach dem Lesen oder besser noch zwei Tage danach. Die Fragen des „Schnellquiz“ sollten ein paar Tage später bearbeitet werden. Wenn man das Gelernte behalten möchte, sollte man es nach 2, 3 Tagen und nach acht Tagen wiederholen. Bearbeite nach acht Tagen auch ein paar der „Vertiefungsfragen“ und der „Quantitativen Aufgaben“, etwa die Aufgaben 41, 42, 44 und 49-54 579889014 W.Seyboldt Stand: 9.4.10
