Grundkurs Physik 13/1 03.10.2010 Letzte Kursarbeit aus der Physik

Grundkurs Physik 13/1
Letzte Kursarbeit aus der Physik
03.10.2010
Aufgabe 1: Erläutere folgende Begriffe in jeweils einem Satz und einer Skizze
1. Lenard-Versuch
4. ionisierende Strahlung
2. Balmerformel
5. Kathodenstrahlen
3. Korrespondenzprinzip
Aufgabe 2: Bohr-Modell
a) Beschreibe kurz zwei Experimente, die bei den Atomen auf die quantenhafte Emission
und Absorption von Energie schließen lassen.
b) Erläutere - aufbauend auf den Rutherford-Modell - die 4 Anforderungen an das
Bohrsche Atommodell.
c) Nenne und erläutere die beiden Bohrpostulate. Gib jeweils die zugehörigen Formeln
dazu an.
d) Skizziere das darauf aufbauende Termschema. Wie wird dort der Nullpunkt der Energie
festgelegt ? Begründe dies kurz.
e) Beschreibe das auf dem Bohr-Modell aufbauende Schalen-Modell. Was besagt das PauliPrinzip ?
f) Nenne kurz die Leistungen und Defizite dieses Atommodells.
Aufgabe 3: Bragg-Reflexion:
a) Skizziere schematisch den Aufbau eines NaCl-Kristalls mit Netzebenenabstand d=2 1010 m. Warum wird ein solches Kristall zur Interferenz von Röntgenlicht genutzt ?
b) Erläutere das Verfahren, wie beim einfallende Röntgenlicht Interferenzmaxima
entstehen können und leite daraus die Bragg-Bedingung für konstruktive Interferenz
her.
c) Mit welchem Gerät wird dieses Röntgen-Maximum nachgewiesen ? Erläutere dessen
Aufbau und Funktion.
d) Wie könnte die Anordnung der Geräte bei diesem Interferenzversuch mit Röntgenlicht
aussehen ? Fertige eine kommentierte Skizze an.
e) Beim oben beschriebenen Versuch wird ein Interferenz-Maximum bei einem
Reflexionswinkel von  = 200 beobachtet. Wie groß ist dessen Wellenlänge ? Welche
Energie besitzt dieses Röntgenlicht ?
( e = 1,602 10-19 C ; h = 6,626 10-34 Js; c = 3 108 m/s)
Aufgabe 4: Laser
a) Skizziere den experimentellen Aufbau des Helium-Neon-Lasers mit zwei parallelen
Spiegeln.
b) Erläutere in diesem Zusammenhang die Begriffe (1) Absorbtion, (2) spontane Emission,
(3) stimulierte Emission, (4) Inversion, (5) optisches Pumpen
c) Beschreibe anhand eines Termschemas, wie beim Helium-Neon-Laser die Inversion der
Zustände erreicht wird.
d) Beschreibe nun den Vorgang der "Lichtverstärkung durch stimulierte Emission". Welche
Bedeutung haben dabei die beiden Spiegel des Lasers ?
Aufgabe 5: Röntgen-Energie
a) Beschreibe kurz die Entstehung von Röntgenstrahlung in einer Röntgenröhre.
b) Welche Geschwindigkeit müssen die Elektronen in einer Röntgenröhre erreichen, damit
die erzeugten Röntgenstrahlen die Wellenlänge  = 10-10 m haben ?
c) Wie viel Prozent der Lichtgeschwindigkeit beträgt dann die Geschwindigkeit der
Elektronen ?
d) Wie groß muss die angelegte Spannung sein, damit die Elektronen aufr diese
Geschwindigkeit beschleunigt werden ?
Formeln: Wkin = 1/2 m v2 ; Wel = e U; Wlicht = h f ; c =  f