Karteikarten
Grundlagen der Physik 3
Karten in diesem Stapel (34)
- 1Was besagt das Dalton'sche Gesetz der konstanten Proportionen?1) Alle elementaren Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen, die man chemisch nicht weiter zerlegen kann
2) Alle Atome desselben Elementes sind gleich, sie unterscheiden sich von Atomen anderer Elemente
3) Wenn chemische Elemente eine Verbindung eingehen, so vereinigen sich immer Atome der beteiligten Elemente, die zueinander in einem ganzzahligen Mengenverhältnis stehen. - 2Was besagt das Gesetz von Gay-Lussac?Vereinigen sich zwei oder mehr Gase restlos zu einer chemischen Verbindung, so stehen ihre Volumina bei gleichem Druck und gleicher Temperatur im Verhälgnis kleiner ganzer Zahlen zueinander
- 3Wie kann man die Avogadro-Konstante bestimmen?1) Aus der allgemeinen Gasgleichung durch Messung der Gaskonstante (spezifische Wärme) und der Boltzmannkonstante (Brown'sche Molekularbewegung, Sedimentationsgleichgewicht)
2) absolute Masse/Molmasse
3) Elektrolyse (Faraday-Konstante)
4) Röntgenbeugung bzw. Röntgeninterferometer
5) Messung der Atomzahl und der Masse - 4Welche experimentellen Hinweise gibt es auf den elektrischen Aufbau von Atomen?Hall-Effekt, Radioaktivität (Ablenkung im Magnetfeld), Kathodenstrahlen (Elektronen), Kanalstrahlen (positive Ionen bei Gasentladung)
- 5Wie können freie Elektronen erzeugt werden?Thermische Emission (Glühkathode)
Feldemission (feine Spitze --> hohe Feldstärken)
Photoeffekt
Sekundäremission (ausgenutzt im Photomultiplier) - 6Wie können freie Ionen erzeugt werden?Elektronenstoß-Ionisation
Photoionisation
Ladungsaustauschstöße
Thermische Ionisation (Plasma)
Ionenquellen: Elektronenstoß-Ionenquelle, Duoplasmatron-Ionenquelle (Niedervolt-Gasentladung), Elektron-Zyklotron-Resonanz-Ionenquelle (Mikrowelle, Elektronen auf Kreisbahnen im Magnetfeld mit Resonanzbedingung, Magnetische Flasche) - 7Welche Arten von Massenspektrometer gibt es?Parabelspektrograph von J.J. Thomson,
mit Geschwindigkeitsfokussierung,
Richtungsfokussierung,
Zusammen: Doppelfokussierende Massenspektrograph nach Mattauch,
Flugzeit-Massenspektrometer
Quadrupol-Massenspektrometer
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer ("Penningfalle") - 8Unterschied integraler und differentieller StreuquerschnittDer integrale Streuquerschnitt \(\sigma\) für die Streuung von A an B ist diejenige Fläche um ein Atom B, durch die ein Teilchen A fliegen muss, damit es um einen nachweisbaren Winkel abgelenkt wird.
Der differentielle Streuquerschnitt \(\frac{d\sigma}{d\Omega}\) gibt die Teilchen an, die um einen bestimmten Winkel abgelenkt werden - 9Wiederholung von Energiedichte, Intensität, Poynting-Vektor und Maxwell-GleichungenEnergiedichte: \(w_{em}=\frac 1 2 \varepsilon_0(E^2+c^2B^2)=\varepsilon_0E^2\)
Intensität: \(I=c\varepsilon_0E^2\)
Poynting-Vektor: \(\vec S=\vec E \times\vec H\)
Maxwell-Glg:
\(\div D=\rho\)
\(\div B=0\)
\(\rot E=-\frac{\partial B}{\partial t}\)
\(\rot B=\mu_0(J+\varepsilon_0\frac{\partial E}{\partial t}\) - 10Was gilt für Hohlraumstrahlung?1) Im stationären Zustand ist die von jedem Flächenelement absorbierte gleich der emitierten Leistung
2) Hohlraumstrahlung ist isotrop
3) homogen
Es gilt das Kirchhoff'sche Gesetz:
\(\frac{E_\nu}{A_\nu}=S_\nu(T)\)
Für alle Körper im thermischen Gleichgewicht mit der Hohlraumstrahlung ist das Verhältnis von spektralem Emissions- zu Absorptionsvermögen bei der Frequenz \(\nu\) gleich der spektralen Strahlungsdichte \(S_\nu\) der Hohlraumstrahlung - 11Compton-Streuformel\(\lambda_S-\lambda_0=2\lambda_C\sin^2(\varphi/2)\)
mit \(\lambda_C=\frac{h}{m_0*c}\) - 12Welche Eigenschaften kann man Photonen (zumindest formal) zuweisen?Energiequanten, Impuls, Drehimpuls, formale Masse
- 13GravitationsrotverschiebungLicht erfährt beim Aufsteigen im Gravitationsfeld eine Rotverschiebung, die der Zunahme \(\Delta W_{pot}\) an potentieller Energie \(m\cdot\Delta\phi_G\) einer Masse \(m=h\nu/c\) entspricht.
\(\nu_2=\nu_1\left(1-\frac{g\cdot H}{c^2}\right)\)
\(\nu_2=\nu_1\left(1-G\frac{M}{Rc^2}\right)\) - 14Gleichung zur Bragg-Reflexion\(2d\sin\alpha=n\lambda_{dB}\)
- 15Was ist der Franck-Hertz-Versuch?Quecksilberdampf mit niedrigem Druck - Elektronen werden beschleunigt, ab bestimmten Energien Einbruch in der Intensität (Energie kann nur gequantelt an die Quecksilberatome übertragen werden)
- 16Was gilt es bei der Schrödingergleichung zu beachten?Bei der "Herleitung" wurde die empirische Beziehung \(p=\hbar k\) benutzt
Der Energiesatz wurde benutzt, der ebenfalls nicht hergeleitet werden kann
Für die Materiewelle gilt eine quadratische Dispersionsrelation
Es gilt das Superpositionsprinzip (lineare Differentialgleichung)
Die Wellenfunktionen \(\Psi\) können komplex sein - 17Wie berechnet man den Erwartungswert für den Ortsvektor eines Teilchens?\(\langle r\rangle = \int\Psi^{*}(r)r\Psi(r)d\tau\)
- 18Wann sind zwei Operatoren vertauschbar?Wenn sie die gleichen Eigenfunktionen haben, ihre beiden Eigenwerte sind dann gleichzeitig scharf messbar
- 19Wie lauten die Operatoren für kinetische Energie, Impuls, Drehimpuls und z-Komponente des Drehimpulses?kinetische Energie: \(\displaystyle\frac{-\hbar^2}{2m}\Delta\)
\(\hat p =-i\hbar\nabla\)
\(\hat L = -i\hbar(r\times\nabla)\)
\(\hat L_z=-i\hbar\displaystyle\frac{\partial}{\partial\varphi}\) - 20Was ist der Betrag des Drehimpulses im kugelsymmetrischen Potential? Was sind die Eigenwerte von \(L_z\)\(\langle |L|\rangle=\sqrt{l(l+1)}\cdot\hbar\)
\(\langle L_z\rangle=m\cdot\hbar\) - 21Wie bezeichnet man in der Buchstabennomenklatur die Zustände verschiedener magnetischer Quantenzahlen?|m|=0 -> \(\pi\)
1 -> \(\pi\)
2 -> \(\delta\)
3 -> \(\varphi\)
4 -> \(\gamma\) - 22Formel für das Bohr'sche Magneton, wie kann damit das magnetische Bahnmoment des Elektrons geschrieben werden?Bohr'sches Magneton: \(\mu_B=\displaystyle\frac{e\cdot\hbar}{2m_e}\)
\(\vec p_m=\vec\mu_l=-\frac{\mu_B}{\hbar}\cdot\vec l\) - 23Welche Beobachtungen macht man beim normalen Zeeman-Effekt im Bezug auf die Polarisation?Bei longitudinaler Betrachtung (in Feldrichtung) zirkular polarisiertes Licht,
Bei transversaler Betrachtung linear polarisiertes Licht - 24Was gibt die Sommerfeld'sche Feinstrukturkonstante an?\(\alpha\approx \frac 1{137} \approx \frac v c\)
Sie gibt ungefähr das Verhältnis von Geschiwndigkeit v des Elektrons auf der ersten Bohr'schen Bahn mit n=1 zur Lichtgeschwindigkeit an - 25Magnetisches Moment beim anormalen Zeeman-Effekt\(\vec\mu_j=-\frac{e}{2m_e}(\vec l + g_s \vec s)\)
- 26Exotische Atome und ihre BesonderheitenMyonische Atom: Ein Elektron wird durch ein Myon \(\mu^{-}\) ersetzt, wegen der größeren Masse ist das Myon näher beim Kern und erfährt Abweichungen durch die endliche Ladungsverteilung. Myon instabild
Pionische/Kaonische Atome: spüren auch die Kernkräfte
Antiwasserstoff: Antiproton und Positron als Test für die Gleichheit des Ladungsbetrages
Positronium und Myonium: Elektron und Positron bzw. Elektron und \(\mu^{+}\) - 27Welche Effekte treten bei der Absorption von Röntgenstrahlung auf?Photoeffekt (Elektron aus Schale geworfen)
Compton-Effekt (Photon überträgt teil seiner Energie)
Paarbildung: Bei großen Energien (\(h\nu\gt 1 \text{MeV}\) kann ein Röntgenquant in Materie ein Elektron-Positron-Paar erzeugen - 28Aufbau und Termschema des Rubin-LasersEr besteht aus 3 Niveaus:
1) Grundzustand
Mittels Blitzlichtlampe wird in 2 Energieniveaus \(E_1\) und \(E_2\) gepumpt
2) \(E_1\) bzw. \(E_2\) gehen durch Wechselwirkungen mit Gitterschwingungen in das Niveau \(E_i\) über
3) \(E_i\) von hier zum Grundzustand findet die Laser-Emission statt. (Mindestens die Hälfte aller \(\text{Cr}^{+++}\)-Ionen müssen im Niveau \(E_i\) sein - 29Aufbau und Termschema des He-Ne-LasersGastentladung, Verhältnis He zu Ne 7:1, durch Elektronenstoß werden angeregte He- und Ne-Atome gebildet. Die beiden Niveaus \(2^1S_0\) und \(2^3S_1\) beim Helium sind metastabil und regen über Stöße zweiter Art Ne*(5s) und Ne*(4s) an.
Geringe Verstärkung --> Reflexionsvermögen der Spiegel muss hoch sein (dielektrische Vielfachschichten). Auskopplung aus der Gasentladung über Brewster-Fenster, Spiegel dahinter - 30Was ist das van-der-Waals-Wechselwirkungspotential? Lennard-Jones-Potential?\(E_{pot}(R)=-\frac{C_2}{R^6}\)
\(E_{pot}(R)=\frac{a}{R^{12}}-\frac{b}{R^6}\) - 31Wie sieht es mit der Zustandsdichte und mittleren kinetischen Energie der Elektronen im 1D und 3D-Fall aus?1D: \(D(E)\propto \frac{1}{\sqrt{E}}\), \(\overline E_{kin}=\frac 1 3 E_F\)
3D: \(D(E)\propto \sqrt{E}\), \(\overline E_{kin}=\frac 3 5 E_F\) - 32Formel für die Fermi-Dirac-Verteilungsfunktion\(f(E)=\frac{1}{e^{(E-E_F)/k_BT}+1}\)
- 33Was muss für k gelten an den Rändern der Brillouinzonen?\(k=\frac {m\pi}a\)
- 34Was sind Nuklide, Isobare, Isotope und Isotone?Nuklide: Eine bestimmte Sorte (N, Z) von Atomkernen
Isobare: Nuklide mit gleicher Massenzahl A = N + Z
Isotope: Nuklide mit gleicher Ordnungszahl Z
Isotone: Nuklide mit gleicher Neutronenzahl N
Informationen
- Beschreibung
- Formeln und wichtige Aussagen aus W. Demtröder: Experimentalphysik 3 kein Anspruch auf Vollständigkeit
- Erstellt von
- Flo Lindenbauer
- Aufrufe
- 72
- Tags
- Bewertung