Prüfungsteil Wellen und Quantenphysik. h = 6,63 · 10⁻³⁴ Js, c = 3 · 10⁸ m/s.
1Schwingungen (10 Punkte)
f = 1 : T; T = 2π · √(m : D)
a)T = 0,02 s.
b)Federpendel: m = 0,9 kg, D = 100 N/m.
c)Wo ist bei einer Schwingung die kinetische Energie maximal?
d)Was bedeutet Resonanz, und wann tritt sie ein?
2Wellen und Interferenz (14 Punkte)
c = λ · f; a = k · λ · L : d
a)λ = 0,4 m, f = 850 Hz.
b)Doppelspalt: d = 0,2 mm, λ = 600 nm, L = 3 m. Abstand des 1. Maximums von der Mitte?
c)Wann entsteht ein Minimum?
d)Warum ist Interferenz ein Beweis für den Wellencharakter des Lichts?
3Quantenphysik (16 Punkte)
E = h · f; E_kin = h · f - W_A; ΔE = E₂ - E₁
a)f = 5 · 10¹⁴ Hz. Photonenenergie =
b)Austrittsarbeit 2,2 eV, Photonenenergie 5,2 eV. Maximale kinetische Energie =
c)Warum tritt unter einer Grenzfrequenz kein Elektron aus, auch bei sehr hellem Licht?
d)Ein Elektron springt von -3,4 eV auf -13,6 eV. Welche Energie hat das abgegebene Photon?
e)Was besagt der Welle-Teilchen-Dualismus?
Prüfungsteil Wellen und Quantenphysik. h = 6,63 · 10⁻³⁴ Js, c = 3 · 10⁸ m/s.
1Schwingungen (10 Punkte)
f = 1 : T; T = 2π · √(m : D)
a)T = 0,02 s.f = 1 : 0,02 s = 50 Hz
b)Federpendel: m = 0,9 kg, D = 100 N/m.T = 2π · √(0,9 : 100)T = 2π · 0,095 s ≈ 0,6 s
c)Wo ist bei einer Schwingung die kinetische Energie maximal?Im Nulldurchgang, bei größter Geschwindigkeit.
d)Was bedeutet Resonanz, und wann tritt sie ein?Die Amplitude wächst stark an, wenn die Erregerfrequenz der Eigenfrequenz entspricht.
2Wellen und Interferenz (14 Punkte)
c = λ · f; a = k · λ · L : d
a)λ = 0,4 m, f = 850 Hz.c = 0,4 m · 850 Hz = 340 m/s
b)Doppelspalt: d = 0,2 mm, λ = 600 nm, L = 3 m. Abstand des 1. Maximums von der Mitte?a = k · λ · L : da = 1 · 600 · 10⁻⁹ · 3 : 2 · 10⁻⁴ = 0,009 m = 9 mm
c)Wann entsteht ein Minimum?Bei einem Gangunterschied von ungeraden Vielfachen der halben Wellenlänge.
d)Warum ist Interferenz ein Beweis für den Wellencharakter des Lichts?Auslöschung an bestimmten Stellen lässt sich nur durch Überlagerung von Wellen erklären, nicht durch Teilchenbahnen.
b)Austrittsarbeit 2,2 eV, Photonenenergie 5,2 eV. Maximale kinetische Energie =E_kin = 5,2 eV - 2,2 eV = 3,0 eV
c)Warum tritt unter einer Grenzfrequenz kein Elektron aus, auch bei sehr hellem Licht?Ein einzelnes Photon muss allein genug Energie liefern. Mehr Photonen helfen nicht, wenn jedes zu schwach ist.
d)Ein Elektron springt von -3,4 eV auf -13,6 eV. Welche Energie hat das abgegebene Photon?ΔE = 13,6 eV - 3,4 eV = 10,2 eV
e)Was besagt der Welle-Teilchen-Dualismus?Licht und Materie zeigen je nach Versuch Wellen- oder Teilcheneigenschaften; beide Bilder gehören zusammen.