Klausurtraining

Physik Q1 (Sg)
1. Klausurtraining
Interferenz von Wellen
31.10.2016
Hinweise:
Achten Sie darauf, dass Ihre Lösungen nachvollziehbar sind, sparen Sie also nicht an
Zwischenschritten und Kommentaren. Erlaubte Hilfsmittel sind die Formelsammlung
„Formeln und Daten zur Physik“ (Klett-Verlag) und ein grafikfähiger Taschenrechner.
m
m
Gegeben sind Schallgeschwindigkeit v = 343 und Lichtgeschwindigkeit c = 3  10 8 .
s
s
Aufgabe 1: Zwei Sender
Zwei Lautsprecher werden an einen Sinusgenerator mit f = 440Hz angeschlossen und im
Abstand d  1,0m zum ersten Lautsprecher aufgestellt. Ein Mikrophon M fährt auf einer
Schiene, welche e  2m von den Lautsprechern entfernt verläuft.
a) Berechnen Sie eine
Position auf der Schiene
außer P, an welcher der
Ton besonders laut zu
hören ist.
b) Berechnen Sie eine
Position auf der Schiene,
an welcher kein Ton
messbar ist.
c) Erklären Sie, wie es zu
der Auslöschung der
Töne in Teil b) kommt.
Aufgabe 2: Doppelspalt
Laserlicht der Wellenlänge   633nm fällt senkrecht auf einen Doppelspalt mit einem
Spaltmittenabstand von 0,30mm (siehe Abb. 1). Parallel zum Doppelspalt befindet sich im
Abstand a  1,00m ein ebener Schirm.
a) Beschreiben Sie, was man auf dem Schirm beobachten
kann. Erläutern Sie, wie das Phänomen entsteht.
b) Bestimmen Sie den Beugungswinkel, unter dem ein
Maximum vierter Ordnung auf dem Schirm zu
beobachten ist.
c) Welchen Abstand haben benachbarte Maxima auf dem
Schirm?
Aufgabe 3: Gitter
Von der Wellenlänge eines Stickstoff-Lasers ist bekannt, dass sie im ultravioletten Bereich
liegt. Mit Hilfe eines optischen Gitters mit 600 Strichen pro Millimeter soll sie genauer
bestimmt werden. Der Laserstrahl fällt senkrecht auf das Gitter, das sich in 34,0 cm
Entfernung von einem 30,0 cm breiten, ebenen, UV-empfindlichen Schirm befindet. Der
Schirm ist parallel zum Gitter und symmetrisch zur optischen Achse ausgerichtet. Auf ihm
sind fünf helle Punkte zu sehen.
a) Begründe, warum es vorteilhaft ist, die Wellenlänge mit einem Gitter statt mit einem
Doppelspalt zu bestimmen.
b) Leiten Sie anhand einer Skizze her, wie aus der Lage der Punkte die Wellenlänge
des Laserlichts berechnet werden kann.
c) Die äußeren Punkte liegen genau auf diesen beiden Rändern des Schirms.
Berechnen Sie die Wellenlänge des Laserlichts.
Aufgabe 4: Dreifachspalt
In einem neuen Experiment fallen parallele elektromagnetische
Wellen der Wellenlänge   5,0mm senkrecht auf einen
Dreifachspalt. Der Abstand benachbarter Spaltmitten beträgt
g  5,0cm . Hinter dem Dreifachspalt wird die Intensität der
Wellen entlang der Mittelachse mit einem Detektor untersucht
(siehe Abb. 2) .
a) Der Detektor befindet sich im Abstand x  50cm von der
Dreifachspaltebene (siehe Abb. 2)
Zeigen Sie, dass an dieser Position die Intensität zwar
nicht null ist, aber ein lokales Minimum annimmt.
b) Begründen Sie, dass die Intensität entlang der
Mittelachse an keiner Stelle null wird.