Physik - BG/BRG Lienz

BG/BRG Lienz
8BC Klasse
Schriftliche Reifeprüfung
Physik
Haupttermin
2009/2010
Erlaubte Hilfsmittel:
Formelsammlung und grafikfähiger Taschenrechner TI 84 Plus
1) Interferenz und Beugung von Licht
(12P)
a) Geben Sie die Bedingungen an, unter denen Interferenz beobachtet wird und erklären Sie allgemein das
Zustandekommen von „destruktiver“ und „konstruktiver“ Interferenz.
b) Was versteht man allgemein unter Beugung einer Welle und wann kommt es dazu?
c) Skizzieren Sie die Beugung von monochromatischem Licht am Gitter, leiten Sie die Berechnung von 
(=Wellenlänge des Lichtes) ab und interpretieren Sie die Formel.
d) Zeigen Sie, dass sich in einem Gitterspektrum von weißem Licht (Gitter: 100 Linien/mm) das rote Licht
(rot = 710nm) vom Maximum 2. Ordnung mit dem blauen Licht (blau = 460nm) 3. Ordnung überlappt.
2) Elektrische und magnetische Felder
(12P)
a) Welche Eigenschaften hat ein elektrisches Feld? Nennen Sie Beispiele für elektrische Felder!
Erläutern Sie in diesem Zusammenhang die Spitzenwirkung und beschreiben Sie ein Beispiel!
b) Diskutieren Sie die Ablenkung von Ladungen im elektrischen Feld und erläutern Sie wie Robert Andrews Millikan
die Elementarladung bestimmte. Vernachlässigen Sie den Auftrieb!
c) Welche Gesetzmäßigkeit beschreibt die Ablenkung von Ladungen im homogenen Magnetfeld?
Diskutieren Sie die Ablenkung von Ladungen im homogenen magnetischen Feld und beschreiben Sie die
möglichen Bahnverläufe.
d) Der Massenspektrograph ist eine Anwendung, in der elektrische und magnetische Felder zum Teil überlagert
werden.
Beschreiben Sie den Aufbau (inkl. Skizze) und die Funktionsweise eines Massenspektrographen.
3) Relativitätstheorie
(12P)
a) Beschreiben Sie das Experiment von Michelson und Morley und erklären Sie welche Bedeutung es für die
spezielle Relativitätstheorie hat.
b) Erklären Sie im Detail die Begriffe „Zeitdilatation“ und „Längenkontraktion“ und leiten Sie unter der
Voraussetzung der Zeitdilatation die Formel für die Längenkontraktion her.
c) Was bedeutet der Begriff „dynamische“ Masse und was versteht man unter der Äquivalenz von Masse und
Energie.
d) Myonen sind Elementarteilchen, die einem Zerfall unterliegen, wie er bei radioaktiven Präparaten auftritt.
Sie haben eine Halbwertszeit von 1,5s.
1024 Myonen werden mit der Geschwindigkeit v = 0,9428c ( c  3 108 m / s ) in eine Messstrecke von 1273m
Länge eingeschossen. Am Ende der Messstrecke befindet sich ein Zähler, der die nicht zerfallenen Myonen
nachweisen kann.
1) Wie viele Myonen wären am Ende der Messstrecke nach klassischer Berechnung zu erwarten?
2) Welche Eigenzeit vergeht nach relativistischer Rechnung für die Myonen auf der Messstrecke und welche
Länge hat diese für die Myonen?
3) Wie viele Teilchen werden demnach am Ende der Messstrecke zu erwarten sein?
4) Mit welcher Geschwindigkeit müsste sich ein Myon bewegen, damit seine dynamische Masse doppelt so groß
ist wie seine Ruhemasse?
4) Kernenergie
a) Erklären Sie die Begriffe Massendefekt und Bindungsenergie!
(12P)
b) Berechnen Sie den Massendefekt und die Bindungsenergie pro Kernteilchen für einen Heliumkern 42 He
Rel. Atommasse  laut PSE  : 4, 0026; u  1, 6605402 1027 kg; 1eV  1, 602 1019 J; c  3 108 m / s
me  9,1094 1031 kg; mn  1, 67482 1027 kg; m p  1, 67262 1027 kg
Welche Konsequenzen hat dieser Massendefekt?
c) Was geschieht bei einer Kernfusion? Wo liegen die Schwierigkeiten und wie können sie überwunden werden?
d) Geben Sie die Vorgänge bei der Kernspaltung in einem Reaktor an!
Erklären Sie dabei die Begriffe Kettenreaktion, Multiplikationsfaktor und kritische Masse!
Erklären Sie die Methoden der kontrollierten Kernreaktion.
Notenschlüssel:
44 - 48
38 - 43
29 - 37
23 - 28
0 - 22
Punkte
Punkte
Punkte
Punkte
Punkte
Sehr gut
Gut
Befriedigend
Genügend
Nicht genügend
_________________________
Prof. Mag. David Auer
Gewichtung der einzelnen Aufgaben:
Aufgabe 1: 12 Punkte
a) 3 Punkte
b) 2 Punkte
c) 4 Punkte
d) 3 Punkte
Aufgabe 2: 12 Punkte
a) 4 Punkte
b) 3 Punkte
c) 2 Punkte
d) 3 Punkte
Aufgabe 3: 12 Punkte
a) 1,5 Punkte
b) 3,5 Punkte
c) 2 Punkte
d) 5 Punkte
Aufgabe 4: 12 Punkte
a) 2 Punkte
b) 3 Punkte
c) 3 Punkte
d) 4 Punkte