Aufg.

Physik für Studierende der Fachrichtungen Biologie / Biochemie /
Pharmazie
141.
Am Lichtmikroskop kann man den kleinsten noch auflösbaren Abstand zweier Objektpunkte
verkleinern, indem man
(A)
die Wellenlänge des zur Objektabbildung benutzten Lichtes verkleinert
(B)
den Aperturwinkel verkleinert
(C)
die Brechzahl des Immersionsmediums zwischen Objekt und Objektiv verkleinert
(D)
bei gleichbleibendem Aperturwinkel ein stärker vergrößerndes Objektiv wählt
(E)
ein stärker vergrößerndes Okular wählt
142.
Mit einem Lichtmikroskop mit einem Filter für rotes Licht bei 600 nm lassen sich
gerade noch Strukturen von 0,80 µm Breite auflösen.
Welche Strukturen kann man bei gleicher numerischer Apertur noch auflösen, wenn
man blaues Licht bei 400 nm verwendet?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
0,3 µm
0,45 µm
0,53 µm
0,9 µm
1,08 µm
143.
Für ein Mikroskop stehen Okulare mit der Vergrößerung 5x, 10x, 20x und 30x zur
Verfügung. Welches Okular muss bei Verwendung eines Objektives 40/0,65 (d.h.
40fache Vergrößerung, Apertur 0.65) benutzt werden, damit die aufgelösten
Objektstrukturen gut erkennbar sind, aber keine leere Vergrößerung auftritt?
144.
Die Apertur eines Elektronenmikroskops beträgt 0,01. Welchen minimalen Abstand haben
benachbarte Objektstrukturen voneinander, die bei einer Anodenspannung von UA = 50 kV
gerade noch aufgelöst werden?
145.
Ein Laserstrahl trifft senkrecht auf ein Strichgitter (g = 12 µm). Auf einem 20 cm
entfernten Schirm entsteht das Beugungsbild. Das erste Beugungsmaximum liegt
dabei 1 cm vom zentralen Maximum entfernt. Welche Wellenlänge besitzt die
Laserstrahlung?
146. Die Transmission einer Farbstofflösung beträgt 20%. Welche Extinktion wird gemessen?
147. Für Wasserstoffperoxid (H2O2) wurde bei 230 nm ein Extinktionskoeffizient von 74 M-1cm-1
experimentell bestimmt. Wie stark muss eine 3,4%ige Lösung von Wasserstoffperoxid
(d.h. 3,4g je 100ml) mit Wasser verdünnt werden, damit die verdünnte Lösung bei 230
nm und einer Schichtdicke der Küvette von d = 1 cm eine Extinktion von E = 0,74
aufweist?
148. Fruktose hat ein spezifisches Drehvermögen von αs = - 8,8 º g-1 cm2. Um welchen Winkel wird
die Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht gedreht wenn es eine 10 cm lange Küvette
durchläuft, die eine Fruktoselösung der Konzentration von 0,2 g/cm3 enthält?
149.
Ein Strahl monochromatischen, vollständig polarisierten Lichtes falle auf einen Polarisator,
dessen Durchlass-Richtung parallel zur Schwingungsrichtung des Lichtes sei. Anschließend
wird der Polarisator um 45º gedreht (Reflexion und Absorption des Lichtes seien
vernachlässigbar).
(A) Es wird kein Licht mehr durchgelassen.
(B) Die Wellenlänge des durchgelassenen Licht nimmt ab, die beobachtete Intensität bleibt
gleich.
(C) Die Wellenlänge des durchgelassenen Licht bleibt gleich, die beobachtete Intensität nimmt
ab.
(D) Die Wellenlänge des durchgelassenen Licht nimmt zu, die beobachtete Intensität bleibt
gleich.
(E) Anstelle des monochromatischen Lichtes entsteht ein Spektrum verschiedener Farben mit
geringerer Intensität.
150. Wie groß ist die relative Messunsicherheit für die Konzentration einer optisch aktiven Substanz,
wenn die Küvettenlänge auf 1% und der Drehwinkel auf 0,2% genau gemessen wurden? Der
spezifische Drehwinkel der Substanz sei als Tabellenwert genau bekannt.
Lösungen zur Vorwoche:
131. h/2
132. αG = 62,5º
133. Luft: c = 300000 km/s, λ = 0,3 µm, f = 1 1015 Hz,
Glas: c = 200000 km/s, λ = 0,2 µm, f = 1 1015 Hz
134. (A)
135. (C)
136. Das System hat eine Brechkraft von 4 dpt. Das entspricht einer Brennweite von f = 25 cm.
137. In diesem Fall trägt nur die gekrümmte Hornhaut (Kornea) zur Brechung des Lichtes bei. Diese
Brechkraft beträgt 43 dpt. Zur Akkomodation auf weit entfernte Gegenstände ist jedoch eine
Brechkraft von 58,3 dpt erforderlich. Folglich muss eine Brille mit 15,3 dpt (bei s = ∞) oder
19,3 dpt (bei s = 0,25 m) verwendet werden.
138. (A)
139. 2,5 dpt
Lösungen:
141. (A)
142. (C)
143. Die förderliche Vergrößerung liegt im Bereich von 325 fach bis 650 fach. Somit ist das 10 fach
vergrößernde Okular zweckmäßig.
144. Die Wellenlänge der Elektronen beträgt λ = 5,49 10-12 m. Daraus folgt ein minimaler auflösbarer
Abstand von ymin = 2,75 10-10 m.
145. Für das 1. Maximum gilt g sinα = λ. Der Winkel α folgt aus Beziehungen im rechtwinkligen
Dreieck. Die gesuchte Wellenlänge beträgt λ = 600 nm.
146. E = 0,7
147. Aus dem Lambert-Beer’schen Gesetz erhält man die Konzentration der verdünnten H2O2-Lösung
mit 10-2 M. Die ursprüngliche 3,4% Lösung (3,4 g in 100 ml) hat eine molare Konzentration
von 1 M. Somit muss diese Lösung um den Faktor 100 verdünnt werden.
148. α = - 17,6º
149. (C)
150. 1,2%