Blatt 2

RechenübungenPHYSIKIISS2014
Blatt 2: 16.5.2014 7. Laut Quantenmechanik verhalten sich auch Elementarteilchen wie Wellen. Für sogenannte niederenergetische Neutronen gilt z.B. für die kinetische Energie E kin  1 2 mv 2   und für den Impuls p  k . Berechnen Sie die Phasengeschwindigkeit und die Gruppengeschwindigkeit dieser „Materiewellen“ für niederenergetische Neutronen mit einer Energie von 25 meV. Vergleichen Sie diese mit der Teilchengeschwindigkeit der Neutronen. 8. Mit einer Ringantenne, bestehend aus einer einzelnen kreisförmigen Drahtschleife mit Radius R = 10 cm werde elektromagnetische Strahlung im Vakuum mit einer maximalen elektrischen Feldstärke E = 0.15 V/m empfangen. Berechnen Sie die maximale induzierte Spannung in der Schleife, wenn die Frequenz der Welle 1 MHz beträgt. 9. Eine ebene, linear polarisierte harmonische elektromagnetische Welle der Frequenz f = 300 GHz breite sich in Vakuum parallel zur y‐Achse aus. Die Auslenkung der Welle am Ursprung und zum Zeitpunkt t = 0 s sei maximal (E0 = 1 kV/m) und in z‐Richtung. a) Geben  
 
Sie explizit die Vektorkomponenten von E (r , t ) und B (r , t ) an. b) Wie groß ist die Phase 
und die elektrische Feldstärke der Welle am Ort r  (3, 2,1) m nach einer Zeit von 1 ns? c) Wie groß ist die magnetische Flussdichte am gleichen Ort zur gleichen Zeit. 10. Durch den Strahlungsdruck der Sonne werden kleine Teilchen aus dem Sonnensystem „hinausgeweht“. Betrachten Sie kugelförmige Teilchen mit dem Radius r und einer Dichte =1g/cm3, die über einen effektiven Querschnitt Aeff=r2 sämtliche Strahlung absorbieren. Die Teilchen befinden sich im Abstand d von der Sonne, die eine Strahlungsleistung von 3.83x1026 W abgibt. Bei welchem Teilchenradius r glichen sich die von der Strahlung ausgeübte Abstoßungskraft und die Anziehungskraft der Sonne durch die Gravitation gerade aus (die Masse der Sonne beträgt mS=1.99∙1030 kg)? 11. Ein Taucher im Schwimmbecken sieht bei einem Blick nach oben, dass er über der Wasseroberfläche nur Gegenstände in einem Kreis mit einem Radius von 2m sehen kann. Darum herum sieht er nur die Farbe der Poolwände. In welcher Tiefe befindet sich der Taucher? 12. Licht bewege sich durch Wasser (n=1.33) und treffe auf die Grenzfläche Wasser‐Luft. Das Licht sei parallel zur Einfallsebene polarisiert. Unter welchem Winkel muss das Licht auf die Grenzfläche einfallen, damit keine Reflexion auftritt? Berechnen Sie für diesen Einfallswinkel den Reflexionskoeffizienten und das Reflexionsvermögen für Licht das senkrecht zu Einfallsebene polarisiert ist. Unter welchem Winkel müsste das Licht einfallen, damit es total reflektiert wird?