QUICKY Nr - Universität des Saarlandes

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QUICKY Nr. 03
Datum: 05. Mai 2011
(Bitte KURZE Antworten; Sie haben 5 Minuten Zeit)
3.1
Bei einem Massenseparator haben elektrische und magnetische Felder die Funktion
eines Filters für die zu analysierenden Teilchen. Welches Feld filtert ein Teilchen (mit
Masse m und Ladung n · e = q) nach dessen Impuls und welches nach dessen
kinetischer Energie?
ANTWORT:
Ein magnetisches Feld ist ein Impulsfilter wegen
ein Energiefilter wegen
mv
= ne ⋅ B und ein elektrisches Feld
RB
mv 2
= ne ⋅ E ; die Felder stehen senkrecht zum Teilchen-Impuls.
RE
3.2
Auf welchem Weg lässt sich die Kernladungszahl Z eines Elements bestimmen?
ANTWORT:
An Hand des Moseleyschen Gesetz; hier gilt (EKα)½ ~ Z. Oder durch Bestimmung des
Wirkungsquerschnitts für die Rutherford-Streuung; hier gilt σ ~ Z2
3.3
Welche energetische Betrachtung schließt eine dauerhafte Existenz von Elektronen im
Kern aus?
ANTWORT:
Die kinetische Energie der Elektronen (abgeschätzt über die Unschärferelation) würde
die elektrostatische Bindungsenergie im Kern deutlich übersteigen, so dass das
Elektron im Kern nicht stabil eingebaut werden könnte.
3.4
Welche Beobachtung hinsichtlich des Drehimpulses des Kerns schließt einen Aufbau
des Kerns aus Elektronen und Protonen aus?
ANTWORT:
In diesem Fall ergäben sich halb- bzw. ganzzahlige Drehimpulse im Gegensatz zur
experimentellen Beobachtung: z.B. im Fall des Deuterons ( 12 H ) mit experimentellen
Kerndrehimpuls I = 1 ħ bestünde der Kern aus 2 Protonen und 1 Elektron, so dass der
Kerndrehimpuls halbzahlig sein müsste. – Andere Fälle sind 23 He, 36 Li ...
Für einen Kern ZA X N , der zum Element X gehört, ordnen Sie die Begriffe (a) Isotone,
(b) Isotope und (c) Isobare den folgenden Bedingung zu: (1) A = konst., (2) Z = konst.,
(3) N = konst.
ANTWORT:
3.5
(1) A = konst.: Isobare (c); (2) Z = konst.: Isotope (b); (3) N = konst.: Isotone (a).
Prof. Dr. Thomas Wichert
Physik
Universität des Saarlandes
Vorlesung Kern- und Elementarteilchenphysik (Experimentalphysik IVb)
SS 2011
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