Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

Lösungen 121 Lösungen Lösungen zur Kapitel 12 5.4 c = m ∙ f ; für Licht mit c = 3 ∙ 10 8  m/s ergibt sich 4 ∙ 10 -19 J 5.5 1,06 ∙ 10 -34 Js; 2,2 ∙ 10 6  m/s; 2,2 ∙ 10 -18  J 5.6 3,7 eV; 14 eV 6.3 E = h ∙ f ; f = D E / h 6.5 Eine einfache Definition der Wahrscheinlich- keit des Auftretens eines Ereignisses sagt, dass sie das Verhältnis der Anzahl der günstigen Möglichkeiten zur Anzahl aller Möglichkeiten ist. 7.3 -13,5 eV 7.4 Wenn zwei Körper aneinander gebunden sind, bedeutet dies, dass ein Energieaufwand nötig ist, um sie voneinander zu trennen. Ohne diese Energiezufuhr können sie sich nicht unabhän- gig voneinander bewegen oder beliebig weit voneinander entfernen. Das Minuszeichen drückt also aus, dass den beiden Körpern Ener- gie fehlt, um voneinander unabhängig (frei) zu sein. 7.5 Das Elektron bleibt nicht an den Kern gebun- den, sondern kann sich beliebig weit entfer- nen. Das H-Atom wird ionisiert. 7.6 r = a 0 ∙ n 2 ; 2,1 ∙ 10 -10  m; 4,8 ∙ 10 -10  m; 8,5 ∙ 10 -10  m 8.1 Gemeinsamkeiten: Energiewerte der erlaub- ten Zustände des Elektrons und (mittlere) Entfernungen des Elektrons vom Atomkern. Fortschritte: 1. Das Wasserstoffatom ist bei Schrödinger ein räumliches Gebilde, während es bei Bohr wegen des in einer Bahnebene kreisenden Elektrons flach ist. 2. Im Modell von Schrödinger kommt kein be- wegtes Elektron vor. Vielmehr ergibt sich durch die zeitunabhängige Form jeder Schale eine statische Ladungsverteilung, solange sich die Hauptquantenzahl des Elektrons nicht ändert. Zwischen zwei Quantensprüngen gibt es da- her keinen Energieverlust durch Abstrahlung und die Stabilität des Atoms wird dadurch ver- ständlich. 8.4 0, 1und 2; s-, p- und d-Unterschalen. 8.6 ħ ∙ √6 = 2,6 ∙ 10 -34 Js 9.2 l = 3; m l : 0, ± ħ , ±2 ħ und ±3 ħ 9.3 s: l = 0, m l = 0, 1 Orbital; p: l = 1, m l = 0, ±1, 3 Orbitale; d: l = 2, m l = 0, ±1, ±2, 5 Orbitale; f: l = 3, m l = 0, ±1, ±2, ±3, 7 Orbitale 9.4 9 Orbitale M-Schale s p d n 3 3 3 l 0 1 2 m l 0 0 1 -1 0 1 -1 2 -2 9.5 Gleichnamige Ladungen stoßen einander ab, ungleichnamige Ladungen ziehen einander an. 10.2 3p und 4f 10.3 p-Unterschale: l =1; m l = 0, ±1; 3 Orbitale 11.1 109,5° 11.3 2, 6, 10, 14 11.5 11 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 12 Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 16 S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 18 Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Lösungen zur Kapitel 13 12.1 Licht kann man nur wahrnehmen, wenn es in unser Auge fällt (= Sehen eines Gegenstan- des). Im Alltag wird die Lichtstärke beispiels- weise mit Hilfe von Belichtungsmessern in Fo- toapparaten oder Videokameras gemessen. 12.2 Aufnehmen und Projizieren von Lichtbildern, Schärfestellung von Ferngläsern, Ausrichten von Spiegeln, Einstellen von Autoscheinwer- fern, Verwenden von Brillen zur Korrektur von Kurz- oder Weitsichtigkeit, das Einstellen von Fotoapparaten, … 12.3 Schallwellen laufen um ein Hindernis herum (Beugung), Wasserwellen breiten sich in den „Schattenraum“ eines Hindernisses aus. 13.1 Farberscheinungen des Alltages sind: Far- ben der Körper, Farbeffekte durch Interferenz (schillernder Ölfleck), Farbeffekte durch Polari- sation (schillernde Hartplastikbehälter), Farb- effekte durch Brechung (Regenbogen, Farben durch Glaskörper – Glasprisma). 13.2 Ein Klang setzt sich aus Tönen verschiede- ner Frequenzen zusammen („Obertöne“). Ein Klang besteht aus einem Frequenzspektrum verschiedener Töne (vgl. Kap. 9) bzw. Fourier- analyse (vgl. Kap. 9). 13.3 Schall: Frequenzbereiche („Frequenzgänge“) von Geräten der Tonaufnahme oder Ton- wiedergabe. Licht: Farberscheinungen beim Durchgang von weißem Licht durch Körper: Wassertropfen – Regenbogen, Glasprisma, Kristallluster – Farbspektren, Linsenfehler mancher optischer Geräte – Begrenzungslini- en erscheinen unscharf und bunt. 14.1 Emissionsspektren treten bei allen Lichtquel- len auf. Glühende Körper (Glühlampe, Heiz- strahler, Kerzenlicht, glühende Kohlen, ...) sen- Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv