4. Kursarbeit - bei heidingers.de

LK Physik 12/1
4. Kursarbeit aus der Physik
16.05.2009
1. Begriffe:
Erläutere folgende Begriffe in jeweils einem Satz und gegebenenfalls mit einer
kommentierten Formel bzw. einer Skizze:
a) Ausbreitungsgeschwindigkeit
e) Eigenfrequenz
b) Reflexion am festen Ende
f) Interferenz an dünnen Schichten
c) Wellenpaket
g) Kohärenzlänge
d) Transversalwelle
h) monochromatisches Licht
2. Wellentheorie
a) Beschreibe mit physikalischen Fachbegriffen (ohne Formeln) , welche Phänomene und
Zusammenhänge bei einer mechanische Welle auftreten.
b) Leite in zwei Schritten die Gleichung für die zeit- und ortsabhängige Amplitude einer
fortschreitenden eindimensionalen Welle her.
c) Wie ergibt sich daraus die Wellengleichung ?
d) Erläutere das Huygens'sche Elementarwellen-Prinzip.
e) Konstruiere mit Hilfe von Elementarwellen den Brechungswinkel einer Wellenfront, die
mit dem Winkel = 300 (zum Einfallslot) auf eine Brechungskante mit dem
Brechungsindex n = 1,5 fällt.
f) Erläutere zeichnerisch mit Hilfe von Elementarwellen die Entstehung der Interferenzen
am Doppelspalt und begründe die Bedingungen für ein Interferenzmaximum bzw. minimum.
3. Schallwellen
a) Erläutere das Zustandekommen einer Schallwelle an einer Lautsprecher-Membran.
Begründe, dass es sich um eine Longitudinalwelle handelt.
b) Skizziere und erläutere den Versuch zur Erzeugung einer stehenden Schallwelle durch
Reflexion an einer Wand. Wie werden die Schallintensitäten nachgewiesen ?
c) Gib ein Verfahren an, wie man aus den Messergebnissen dieses Versuchs auf die
Schallgeschwindigkeit schließen kann.
d) Zwei Lautsprecher im Abstand 10 cm strahlen parallel eine (synchrone)
Sinusschwingung mit 1200 Hz ab. Im Abstand von 2 m wird ein Mikrofon senkrecht zur
Strahlrichtung bewegt. Wie groß ist der Abstand der Interferenzmaxima 1. Ordnung
und 2. Ordnung ?
4. Versuche zum Wellencharakter des Lichts
a) Beschreibe das Verfahren zur Messung der Lichtgeschwindigkeit im Labor mit Hilfe
eines schnellen Drehspiegels (kommentierte Skizze zum Aufbau, Durchführung, keine
Rechnung)
b) Beschreibe den Interferenzversuch mit dem Fresnel'schen Spiegel (kommentierte
Skizze).
c) Skizziere, beschreibe und kommentiere den Versuch zur Interferenz an dünnen
Schichten mit Hilfe eines mit Quecksilberlichts senkrecht bestrahlten Glimmerblatts.
 Warum ergeben sich Interferenzkreise hinter der Lampe ?
 Warum sind die Ringe farbig ?
5. Beugung am Gitter:
 Das kontinuierliche Spektrum 1. Ordnung des sichtbaren Lichts einer Kohlebogenlampe
erstreckt sich über den Wellenlängenbereich von 390 nm (violett) bis 780 nm (rot). Das
Spektrum soll mit einem optischen Gitter mit der Gitterkonstante g = 0,01 mm
hergestellt werden. Welchen Abstand e muss der Schirm vom Gitter haben, damit das
Spektrum auf 12 cm auseinander gezogen wird ?
 Senkrecht auf ein optisches Gitter fällt gelbes NA-Licht mit der Wellenlänge 590 nm. Die
Beugungswinkel sind so groß, dass die Näherung sin  = tan  nicht mehr zulässig ist.
Auf einem Schirm, der vom Gitter den Abstand e = 0,78 m hat, sind die beiden
Spektrallinien der 1. Ordnung 48,2 cm voneinander entfernt. Wie groß ist die
Gitterkonstante g ?