1. a) Wie wurde von EINSTEIN der lichtelektrische (photoelektrische)

1.
a) Wie wurde von EINSTEIN der lichtelektrische (photoelektrische) Effekt gedeutet und
-> 1.1
welche Folgerungen ergeben sich daraus?
b) Gegeben ist die folgende Tabelle (experimentelle Werte) für die kinetische Energie
von durch Photonen aus einer Cäsiumoberfläche abgelöste Elektronen
-> 1.2
(e = 1,602.10-19 C, c = 3.108 m/s)
Lichtfrequenz / 1014 Hz
6
8
10
12
Ekin / eV
0,61
1,39
2,22
3,1
Tragen Sie diese Werte in ein Diagramm ein (Ausgleichsgerade graphisch durch die
Punkte legen) und bestimmen Sie die Plancksche Konstante und die Ablösearbeit (in eV
und J). Wie groß sind die eingestrahlten Wellenlängen?
c) Welche Modellvorstellungen sind nötig, um das Wesen des Lichts zu beschreiben? -> 1.4
-> 1.3
d) Erläutern Sie anhand eines Interferometers, dass die Betrachtung des Lichts als
Teilchen (Photon) nicht ausreichend ist.
e) Erklären Sie das Auftreten von Absorptionskanten in Röntgen-Absorptionsspektren. -> 12.3
Skizzen!
f) Warum kann die in einer Röntgenröhre erzeugte charakteristische Strahlung (z.B. von -> 12.4
Wolfram) von derselben Atomsorte (in der Antikathode) nicht absorbiert werden?
2.
a) Die Rydbergkonstante für das Wasserstoff-Atom beträgt 109677 cm-1. Wie groß ist
die Wellenlänge der Balmer-Linie Hß (Übergang n=5 → n=2) und der Lyman-Linie Lα
(Übergang n=2 → n=1) Wie groß ist jeweils das Verhältnis der Radien der Bohr'schen
Bahnen vor und nach dem Übergang?
b) Wie groß muss die Energie eines freien Elektrons sein (in eV und J), damit das
Wasserstoff-Atom durch Stoß in den Zustand mit n=2 angeregt werden kann?
3.
Erklären Sie die Bedeutung Compton-Effektes hinsichtlich der Wellen- und
Teilchennatur von Licht. Skizze der Versuchsanordnung! Wie kann man auf die
Teilchennatur und wie auf die Wellennatur schließen? Wodurch entsteht die
Streustrahlung mit der ursprünglichen Wellenlänge?
-> 1.6
4.
a) An eine Röntgenröhre werde eine Spannung von U = 80 kV angelegt. Wie groß ist
-> 12.1
die Mindestwellenlänge λmin der emittierten Röntgenstrahlung. Warum tritt keine
Strahlung mit λ<λmin auf ? Skizze der spektralen Verteilung der RöntgenBremsstrahlung.
b) Erklären Sie das Auftreten von Absorptionskanten in Röntgen-Absorptionsspektren. -> 12.3
c) Die Ionisierungsarbeit beträgt für das Wasserstoff-Atom 13,6 eV. Mit welcher
-> 12.2
Spannung muss eine Röntgenröhre mindestens betrieben werden, damit bei einer
Wolfram-Antikathode (Z=74) eine charakteristische K-Linie beobachtet werden kann
(die Elektronen können hierbei als unabhängig voneinander angesehen werden).
5.
a) Wie wurde die Schrödinger-Gleichung für das Wasserstoff-Atom gelöst (verbale
"Skizze" der Rechenschritte)?
b) Woher weiß man, daß die bei (a) auftretende Größe " etwas mit dem Drehimpuls
des Elektrons zu tun hat?
&
c) Welchen Betrag Lq hat ein quantenmechanischer Drehimpuls, wenn der Wert der
zugehörigen Quantenzahl q gegeben ist. Wie groß sind die zugehörigen Projektionen
&
Lq ,z ?
-> 13.1
-> 13.4
-> 13.3
6.
Wie wurde a) die Termanordnung im Na-Atom (energetische Reihenfolge) und b) die
-> 4.2, 23.4
Anordnung der Elemente (Ar - K) im Periodensystem erklärt? Warum wächst die
2
2
Feinstrukturaufspaltung der Alkaliatome ( P3/2 - P1/2 ) mit steigender Ordnungszahl?
b) Wie wurde die Anordnung der Terme im Energieniveauschema des Natrium-Atoms -> 4.2
erklärt (klassisch und quantenmechanisch)
7.
a) Wie können Neutronen erzeugt und nachgewiesen werden?
b) Wozu dient bei einem Kernspaltungsreaktor der Moderator und welche
Anforderungen sind an das Moderator-Material zu stellen?
8.
Die erste künstliche Kernumwandlung wurde mit der Reaktion
7
N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1
nachgewiesen. Die relativen Atommassen sind:
7
N14: 14,0031; 2He4: 4,0026; 8O17: 16,9993; 1H1: 1,0078, die Masseneinheit 1/12 6C12:
1,66055⋅10-27 kg.
a.) Welche Mindestenergie muss das α-Teilchen besitzen, um die Reaktion auszulösen -> 9.1
(Coulomb-Abstoßung wird nicht berücksichtigt)?
b) Welche Gesamtenergie (in MeV) muss das α-Teilchen in großer Entfernung vom
7
N14-Kern besitzen, damit es die Reaktion auslöst (Annäherung an den Kern bis -> 9.2
auf 3.10-13 cm)?
9.
a) Welche Atommodelle wurden besprochen? Geben Sie die zugrunde liegenden Ideen -> 15.1
an. In welchen Bereichen der Physik verwendet man diese Modelle (oft stillschweigend)
heute?
b) Wie lauten die Bohr'schen Postulate und welche Voraussagen der klassischen Physik -> 15.2
werden dadurch außer Kraft gesetzt?
10.
a) Ein gut kollimierter Elektronenstrahl trifft auf einen Kristall mit dem
Netzebenenabstand d = 1 Å. Bei ϕ = 30° beobachtet man ein Interferenzmaximum
(Bragg’sche Reflexion). Wie groß ist die De Broglie-Wellenlänge der Elektronen und
mit welcher Spannung wurden die Elektronen beschleunigt?
b) Derselbe Kristall zeigt für monochromatisches Röntgenlicht unter demselben Winkel
ein Reflexionsmaximum. Wie groß muss die Spannung an der Röntgenröhre sein, wenn
man annimmt, dass 30%, der Elektronenenergie in Strahlungsenergie umgewandelt
wurden?
c.)Mit welcher Spannung muss man eine Röntgenröhre betreiben, damit unter
demselben Winkel ein Reflexionsmaximum beobachtet wird (Berechnung für 5x λmin )?
d) Zeichnen Sie eine Skizze der spektralen Verteilung der Intensität einer Röntgenröhre
(Bremskontinuum) für verschiedene Beschleunigungsspannungen.
e) Warum sind die Spannungen a) – c) so unterschiedlich (qualitativ)?
-> 8.3
-> 23.1
-> 7.1
-> 7.4
-> 7.2
-> 7.5
11.
a) Ein Elektronen trifft von links auf eine Potentialbarriere endlicher Ausdehnung der -> 16.1
Höhe E. Beschreiben Sie im klassischen und im quantenmechanischen Bild die
Wahrscheinlichkeit, das Elektron rechts der Barriere vorzufinden (Skizze), für A) Ee>E,
B) Ee<E. (Skizzen). Wie nennt man den für Ee<E beobachteten Effekt und welche
Anwendungen kennen Sie?
b) Wie lautet die zeitfreie Schrödinger-Gleichung und was bedeuten die in ihr
-> 16.2
vorkommenden Größen?
c) Erläutern Sie den klassischen und quantenmechanischen harmonischen Oszillator.
12.
Was bedeuten in der Atomphysik die Quantenzahlen n, " , s, ml, ms ?
13.
Welche Auswahlregeln wurden für Dipol-Übergänge innerhalb eines Termschemas
(z.B. Na-Atom) empirisch gefunden und wie lassen sich diese Regeln
quantenmechanisch begründen?
14.
Was sind äquivalente Elektronen? Welche Auswirkung hat das Auftreten äquivalenter
Elektronen auf das Termschema des Helium-Atoms?
-> 13.2
-> 5.1
15.
Stellen Sie die radialen Elektronendichten für die Subniveaus der Hauptquantenzahlen 1
-> 4.1
bis 4 graphisch dar (relativ zueinander einigermaßen im selben Maßstab) und
beschreiben Sie die Systematik hinsichtlich der auftretenden Anzahl der Maxima. Für
welche Bahnquantenzahlen deckt sich das Ergebnis mit den Bohr’schen Radien?
16.
Behandeln Sie das Bohr’sche Aufbauprinzip des Periodensystems und erklären Sie mit
Hilfe der radialen Elektronendichte, warum nach dem Element Ar die 4s-Schale und
nicht die 3d-Schale gefüllt wird.
17.
a) Geben Sie die beiden besprochenen Modelle für den Aufbau der Atomkerne an und
beschreiben Sie, welche Indizien für das jeweilige Modell sprechen. Welche
Eigenschaften werden mit welchen Modell erklärt?
b) Erläutern Sie anhand der Bindungsenergie der Nukleonen in Abhängigkeit von der
Massenzahl, warum bei der Spaltung schwerer Atomkerne und der Fusion leichter
Atomkerne Energie frei wird.
-> 17.1
-> 8.1
-> 8.2
18. Behandeln Sie ein System mit 2 Elektronen ( " 1=1, " 2=2) nach der LS- und nach der jj- -> 19.1
Kopplung. Welcher Unterschied ist in der energetischen Anordnung der Terme
festzustellen? Welche Gemeinsamkeit gibt es bzgl. der Anzahl der Terme und ihrer
Gesamtdrehimpulse?
19. Mit welchen Detektoren kann man in der Kern- und Elementarteilchenphysik die
Bahnkurven von Teilchen sichtbar machen? Welche Information erhält man, wenn
zusätzlich ein Magnetfeld angelegt wird
-> 18.1
20.
Welche Eigenschaft der Atome wurde mit dem Franck-Hertz-Versuch demonstriert?
Beschreiben Sie die Versuchsanordnung und den erhaltenen Zusammenhang StromSpannung (Skizzen). Welche Wellenlänge wird von den Quecksilber-Atomen
abgestrahlt (Rechnung)? Wie kann man den Sachverhalt mit einem mechanischen
Modell demonstrieren?
21.
Welche Strahlungsarten treten bei der natürlichen Radioaktivität auf und welche
Eigenschaften besitzen diese Strahlungen? Was fällt insbesondere bei der ß-Strahlung
auf? (Skizzen, Energieverteilung etc.)
22.
Was versteht man unter künstlicher Radioaktivität? Unter welchen Bedingungen tritt ßund unter welchen ß+ - Zerfall auf. Welche andere Reaktion steht in Konkurrenz zum ß+
- Zerfall? Warum ist sie überhaupt möglich und warum bei sehr schweren Kernen
wahrscheinlicher?
23.
a) Durch welche Effekte könne Elektronen freigesetzt werden (kurze Beschreibung, ev. -> 20.1
Anwendungen)
b) Wie wurde die Ladung des Elektrons bestimmt?
-> 20.2
24.
a) Bei einem Fadenstrahlrohr wurde gemessen: U0=300V, B=0,0006T, r=10cm. Wie
-> 21.1
groß ist e/m?
b) Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Thompson-Massenspektrographen. Wieso -> 21.2
liegen Kurven mit gleichem Q/M auf Parabelästen? Wie findet man den Ursprung der
Parabeln?
25.
a) Durch welche beiden (prinzipiell verschiedenen) Methoden kann Licht spektral
zerlegt werden und welche Arten von Spektrographen ergeben sich daraus? Wie hängt
in beiden Fällen die Dispersion (Å/mm) von der Wellenlänge ab?
b) Durch welchen physikalischen Effekt wird (auch bei beliebig engem Eintrittsspalt)
das Auflösungsvermögen eines Spektrographen begrenzt?
-> 11.1
-> 24.6
-> 22.1
-> 22.2
26.
27.
a) Das Wasserstoff-Atom hat eine Ionisierungsenergie von 13,6 eV. Wie groß muss die
Beschleunigungsspannung an einer Röntgenröhre aus Wolfram (Z=74) mindestens sein,
damit charakteristische Röntgenlinien auftreten?
b) Warum werden diese charakteristischen Linien innerhalb des W-Materials nicht
absorbiert?
c) Warum treten im Röntgen-Absorptionsspektrum Kanten auf?
a) Wie wurde die Anordnung der Elemente im Periodensystem erklärt (BohrschesAufbauprinzip)? Warum wird nach den 3p-Elektronen die 4s-Schale und nicht die 3dSchale gefüllt?
b) Durch welche Beziehungen bzw. Untersuchungen war es möglich, alle Elemente
richtig (d.h. nach steigendem Z) im Periodensystem einzuordnen?
-> 12.2
-> 12.4
-> 12.3
-> 17.1
(= 16 hier)
-> 17.2
28.
a) Die Wellenfunktion des He-Atoms wurde "konstruiert". Worauf ist dabei Bedacht zu
nehmen? Warum ergeben sich im Singulett- und im Triplett-System für gleiche Werte
von n,l (z.B. für die Terme 2 rPJ) unterschiedliche Energien?
b) Welche Kopplungsschemen sind in der Atomphysik gebräuchlich?
29.
a) Was versteht man unter Zeeman-, Paschen-Back- und vollständigem Paschen-Back- -> 24.3
s. a. 34 hier
Effekt? Wann ist ein Magnetfeld "stark"?
b) Warum ist dem linearen Starkeffekt der Wasserstoff-Balmer-Linien ein quadratischer
Effekt überlagert?
30.
a) Welche Zerfallsarten werden bei der natürlichen Radioaktivität beobachtet? Erklären -> 9.3
Sie den Zusammenhang zwischen Energie und Lebensdauer der α-Teilchen mit dem
Tunneleffekt. Was fällt beim β-Zerfall auf und welche Schüsse wurden daraus gezogen?
31.
a) Welche physikalische Bedeutung haben in der Quantenmechanik die Wellenfunktion -> 16.4
ψ, der Ausdruck ψ2.dτ und e. ψ2.dτ ? Warum schreibt man statt ψ2 oft auch ψ.ψ* ?
b) Betrachten Sie klassisch und quantenmechanisch eine Kugel, die auf eine
Potentialbarriere ("Hügel") der Höhe h zurollt. (1) für den Fall m.v2/2 < m.g.h; (2) für
den Fall m.v2/2 > m.g.h.
32.
a) Wie groß muss die kinetische Energie (in eV) eines Elektrons sein, damit es bei
einem inelastischen Stoß ein Wasserstoff-Atom vom Grundzustand in den Zustand n=2
(3) anregen kann? (RH = 109677 cm-1).
b) Wie groß muss die kinetische Energie (in eV) eines Elektrons sein, damit es bei
-> 11.2
einem inelastischen Stoß ein Quecksilber-Atom vom Grundzustand in den ersten
angeregten Zustand anheben kann? (Das Quecksilber-Atom emittiert nach dem Stoß
Photonen mit einer Wellenlänge von 253 nm).
33.
-> 9.4
a) Ein radioaktiver Strahler besitzt eine Halbwertszeit von 2 Stunden. In einer Probe
wird eine Aktivität von 400 Teilchen/s beobachtet. Wie viele strahlende Atome sind in
der Probe vorhanden und wie groß wird die Aktivität nach einem Tag sein?
b) Ein radioaktiver Strahler emittiert zu einem bestimmten Zeitpunkt 2.105 Teilchen/s.
Nach 12 Monaten wird eine Emission von 4.104 Teilchen/s (1,85*10^5) beobachtet.
Wie groß ist die Zerfallskonstante und wie groß ist die Halbwertszeit?
34.
Was versteht man unter den Begriffen "Zeeman-Effekt“ und "Stark-Effekt" und wie
äußern sich diese Effekte?
35.
Welche Methoden zur Röntgenstrukturanalyse kennen Sie? Bei welcher Methode muss -> 23.3
man "weißes" Röntgenlicht verwenden?
36.
a) Welche Zerfallsarten werden bei der künstlichen Radioaktivität (zusätzlich zu α, β, γ)
beobachtet?
b) Was versteht man unter dem Wirkungsquerschnitt?
-> 14.1
-> 6.2, 6.3
-> 23.2
37.
Wie lautet die zeitfreie Schrödinger-Gleichung und welche Bedeutung haben die
einzelnen Größen bzw. Symbole. Was bedeutet die Aussage, diese Gleichung gilt für
"periodische" Vorgänge? Ist in dieser Gleichung eine Zeitabhängigkeit versteckt?
-> 16.3
38.
Beschreiben Sie den Hallwachs-Effekt und seine Bedeutung für die Natur des Lichts.
-> 1.5
39.
a) Aus der zeitfreien Schrödinger-Gleichung erhält man dieselbe Energiegleichung wie
aus der Bohr’schen Theorie. Welche Effekte müssen berücksichtigt werden, damit die
modifizierte Energiegleichung dieselbe Gestalt wie nach Sommerfeld annimmt?
b) Welcher Effekt muss zusätzlich betrachtet werden, damit die Entartung von
Wasserstoff-Niveaus mit gleichen Drehimpuls-Quantenzahlen J aufgehoben wird?
b) Bei noch genauerer Betrachtung ist ein weiterer Effekt zu berücksichtigen, der eine
Entartung aufhebt. (nur aus Sicht der Quantenmechanik verständlich)
c) Durch welchen Formalismus wird das Wasserstoff-Atom vollständig beschrieben und
welche Eigenschaften des Elektrons ergeben sich aus dieser Theorie?
40.
a) Zeichnen Sie ein Vektormodell, das das Auftreten des Lande-Faktors erklärt.
b) Das Licht der roten Cd-Linie 644 nm (Übergang im Singulett-System) wird in einem
Magnetfeld von B=0.8 Tesla emittiert. Wie groß ist die Frequenzänderung des
emittierten Lichts und wie groß muss das Auflösungsvermögen eines optischen
Instruments sein, damit der Effekt deutlich beobachtet werden kann (Aufspaltung = 2 x
auflösbare Frequenzänderung)? (µB = 9,27.10-24 J/T).
41.
a) Welche wesentlichen Bauteile enthält ein Kernreaktor (Funktion)? Wie kann die -> 23.1
entstehende Energie abgeführt werden?
b) Nach welchem Prinzip arbeitet ein Fusionsreaktor? Welche Schwierigkeiten ergeben
sich hinsichtlich des Plasmas und wie versucht man, sie zu lösen?
42.
a) Skizzieren Sie das Termschema des He-Atoms.
b)Warum ergeben sich beim He-Atom für gleiches n, " im Singulett- und TriplettSystem unterschiedliche Termenergien? Hat die zugrunde liegende Betrachtung
Bedeutung für die Molekül- und Festkörperphysik?
c) Welches Kopplungsschema wurde beim Helium-Atom verwendet? In welche JTerme spaltet der 3F-Term auf?
d)Warum gibt es im Triplett-System keinen Term mit Hauptquantenzahl 1?
43.
Stellen Sie den Zeeman-Effekt der Natrium-D-Linien in einem Termschema dar. Wie ist
das abgestrahlte Licht einer Na-Dampf-Lampe, die im Magnetfeld steht, polarisiert,
wenn man parallel bzw. senkrecht zum Magnetfeld beobachtet?
3 2S1/2 (gJ=2) - 3 2P1/2 (gJ=2/3)
Na D1:
3 2S1/2 (gJ=2) - 3 2P3/2 (gJ=4/3)
Na D2:
44.
Nach welchen physikalischen Methoden (experimentell) können die Elemente im
Periodensystem eingeordnet werden? Nach welchen Gesichtspunkten erfolgte die
Einordnung ursprünglich?
45.
Die Balmerlinie Hβ (Übergang n=4 nach n'=2) [Hγ (Übergang n=5 nach n'=2)] des
Wasseratoff-Atoms besitzt im Vakuum die Wellenlänge 4863 Å [4341 Å.].
-> 3.1
a) Wie groß ist die Rydberg-Konstante des Wasserstoff-Atoms (in cm-1)?
-> 3.2
b) Wie ändert sich bei der Abstrahlung von Hβ der Atomradius?
c) Wie groß muss die Energie eines freien Elektrons sein (in cm-1, eV und J), damit
beim Stoß mit einem Wasserstoff-Atom im Grundzustand Hβ angeregt werden kann? -> 3.3
46.
-> 6.1
a) Was wurde mit dem Stern-Gerlach-Versuch gezeigt?
b) Was versteht man unter dem "Zeeman-Effekt" und wie äußert sich dieser Effekt? -> 6.2
c) Wie wurde der Zeeman-Effekt demonstriert? (Skizze der Versuchsanordnung mit
Beschreibung der verwendeten Bauteile bzw. Geräte und ihrer Funktion). Wie ist das
abgestrahlte Licht (Beobachtung senkrecht und parallel zum Magnetfeld) polarisiert?
-> 16.2
-> 14.2
-> 17.2
47.
-> 10.1
a) Ein Radium-Kern (Z=88) emittiert α-Strahlung der Energie 4,8 MeV. Wie groß ist
ungefähr der Kernradius?
b) Wie groß ist die Wellenlänge der charakteristischen Röntgen-Strahlung (K-Linie,
Übergang n=2 nach n=1) von Wolfram (Z=74)? Gegeben ist die Rydberg-Konstante R= -> 10.2
109700 cm-1.
48.
a) Diskutieren Sie die möglichen Energiezustände und die AufenthaltsWahrscheinlichkeit eines harmonischen Oszillators aus klassischer und
quantenmechanischer Sicht (Skizzen).
b) Mit welcher Gleichung wird das Problem in der Quantenmechanik behandelt?
(Gleichung und Bedeutung der vorkommenden Größen angeben).
-> 2.1
-> 2.2
49.
Erklären Sie anhand der radialen Elektronendichte die Lager der Energieniveaus des
Natrium-Atoms im Vergleich zur Lage beim Wasserstoff-Atom.
50.
a) Mit welchem Modell kann man die Emission von α-Teilchen aus dem Atomkern und
gleichzeitig die große Variation der Halbwertszeit für α-Zerfall erklären?
b) Erläutern Sie anhand der Bindungsenergie der Nukleonen in Abhängigkeit von der
Massenzahl, warum bei der Spaltung schwerer Atomkerne und der Fusion leichter
Atomkerne Energie frei wird.
51.
Ein Atomkern mit relativer Masse 237,9456 emittiert eine Alpha-Teilchen (relative
Masse 4,0026) der Energie 5MeV und der Restkern anschließend ein Gamma-Quant der
Energie 1,2MeV. Wie groß ist die relative Masse des Endkerns?
52.
Das Elektron eines Wasserstoff-Atoms befinde sich im Zustand mit der
Hauptquantenzahl n=4. Die Bindungsenergie des Elektrons beträgt dann 0,85 eV.
a) Welche Werte kann die Bahnquantenzahl l und welche Werte kann die zu jeder
Bahnquantenzahl gehörige magnetische Quantenzahl ml annehmen?
b) Wie groß ist die abgestrahlte Wellenlänge, wenn das Elektron vom Zustand n = 4 in
den Zustand n = 2 übergeht?
c) Berechne Sie aus der o.a. Bindungsenergie die Ionisierungsenergie für den
Grundzustand (n=1) und die Rydberg-Konstante (in cm-1).
d) Welche Energie (in eV) muss aufgewendet werden, um bei einem bereits zweifach
ionisierten Lithium-Atom (Z=3) auch das letzte Elektron zu entfernen.
e) Wie groß muss die Kernladungszahl der Antikathode mindestens sein, damit bei einer
mit 50kV betriebenen Röntgenröhre noch keine charakteristische Röntgenstrahlung
auftritt?
53.
a) Warum liegen beim Natrium-Atom die Energieniveaus mit einer bestimmten
Quantenzahlkonfiguration (z.B 3S , d.h. n = 3, l = 0) bei viel tieferen Bindungsenergien
als beim Wasserstoff-Atom und andere (z.B 3D, d.h. n=3, l=2) bei den selben Energien
wie im Wasserstoff-Atom (Erklärung über die radiale Ladungsdichteverteilung)?
b) Wie werden die chemischen Elemente im Periodensystem eingeordnet? Wie konnte s. a. -> 17.2
man in Zweifelsfällen die richtige Einordnung experimentell nachweisen? Wirkt sich
der unter a) genannte Sachverhalt (und wenn, wie?) bei der Einordnung aus?
54.
a) Die Strahlung einer Röntgenröhre wird mit einem Kristallspektrometer (Gitterabstand
1 A) untersucht. Man beobachtet die langwelligste Linie der K-Serie (KĮ) unter einem
Winkel von 21,1 Grad. Wie groß ist die Wellenlänge?
b) Wie groß ist die Ordnungszahl des Materials, aus dem die Antikathode der
Röntgenröhre besteht?
c) Welche Spannung muss mindestens an der Röntgenröhre anliegen, damit diese
Beobachtung möglich ist?
(Anmerkung: Verwenden Sie Resultate aus Frage 52)
55.
Die Elektronen eines Elektronenstrahls werden zunächst mit Hilfe einer Spannung von
300V auf konstante Geschwindigkeit gebracht. Danach durchläuft der Strahl ein
senkrecht zu einer Richtung angeordnetes homogenes elektrisches Feld (Abstand der
Kondensatorplatten 1 cm, Länge 5cm, Kondensatorspannung 10V).
a) Wie groß ist die Ablenkkraft auf die Elektronen im Kondensator?
b) Welche Geschwindigkeit senkrecht zur urspürunglichen Strahlrichtung besitzen die
Elektronen des Strahls nach dem Kondensator?
c) Unter welchem Winkel zur ursprünglichen Richtung verlässt der Strahl den
Kondensator?
56.
a) An einer Röntgenröhre werde eine Spannung von U = 80kV angelegt. Wie groß ist
-> 12.1
die
Mindestwellenlänge
Ȝ
der
emittierten
Röntgenstrahlung.
Warum
tritt
keine
min
= 4.)
Strahlung mit Ȝ< Ȝmin auf? Skizze der spektralen Verteilung der Röntgenbremsstrahlung.
b) Erklären Sie das Auftreten von Absorptionskanten in Röntgen-Absorptionsspektren. -> 12.3
57.
Der Bohrsche Radius für ein Elektron im Zustand n=1 beträgt für das Wasserstoffatom
r = 0,053nm.
a) Wie groß ist der Bahnradius für ein Natrium-Atom (Z = 11), dessen Leuchtelektron
in einen Zustand n = 100, l = 99 angeregt wurde?
b) Wie groß ist der Radius für denselben Zustand im 9-fach ionisierten Natrium-Ion?
c) Wird auf ein Wasserstoffatom im Grundzustand (n=1) eine Energie von 12,85 eV
übertragen (z.B in einem Stoßvorgang), emittiert es anschließend unter anderem die
Line Hȕ (Übergang von n=4 nach n=2). Wie groß ist die Ionisierungsenergie des
Wasserstoffatoms (in eV) und die Rydbergkonstante (in cm-1)?
Konstanten:
h = 6,62.10-34 Js, e = 1,602.10-19 C, c = 3.108 m/s, me = 9,1.10-31 kg
ε0 = 8,85.10-12 F/m (1 F/m = 1 C/Vm = 1 As/Vm), m(1/12 6C12) = 1,66055⋅10-27 kg.