Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

114 Prüfe dein Wissen – Basiswissen Gemischte Aufgaben und Übungen 1. Beschreibe den Versuch von Michelson und Mor- ley (Skizze). Erläutere die Interpretationen des Ver- suches von Michelson und Morley. 2. Benenne und formuliere die beiden Grundannah- men der speziellen Relativitätstheorie. Beschreibe einen Gedankenversuch, mit dem man die Relati- vität der Gleichzeitigkeit zeigen kann. 3. Ein Raumschiff bewege sich mit 60% der Vakuum- lichtgeschwindigkeit von der Erde weg. Berechne wie viel Zeit auf der Erde vergeht, während im Raumschiff ein Jahr vergeht. 4. Durch welche Reihe lässt sich c annähern. Gib mindestens die ersten drei Summanden an. Von welcher Größenordnung sind die relativistischen Effekte bei einer Geschwindigkeit von v = 1000 m/s ? 5. Beschreibe den Comptoneffekt (Skizze). Welche Schlussfolgerungen kann man aus ihm ziehen? 6. Zeichne c als Funktion von v / c 0 und interpretiere den Graphen für besonders kleine und besonders große v . 7. Ein Raumschiff bewegt sich mit 30% der Lichtge- schwindigkeit an der Erde vorbei. Um wie viel Pro- zent vergeht die Zeit im Raumschiff langsamer als auf der Erde? 8. Welcher Energie entspricht die Masse eines Elekt- rons. Ergebnis in J und in keV. 9. Formuliere die beiden Bohr´schen Postulate in Worten. 10. Gib die Formel für die Bahnradien der stabilen Bahnen in einem Wasserstoffatom nach dem Bohr´schen Modell an und berechne den soge- nannten Bohr´schen Radius des H-Atoms. 11. Durch welche Formel lassen sich die Frequenzen des Wasserstoffspektrums nach Balmer berech- nen? Berechne die Frequenz des Lichtes für n = 1 und m = 3. Ist dieses Licht sichtbar? 12. Welche Energie hat ein Photon mit einer Frequenz von 5 ∙ 10 15 Hz? Ergebnis in J und in eV. 13. Gib die Formeln für die beiden besprochenen Heisenberg´schen Unschärferelationen an. Be- rechne die Impulsunschärfe eines Elektrons, des- sen Bewegungen auf einen Bereich von der Grö- ßenordnung 0,1 nm eingeschränkt ist. 14. Mit welcher mathematischen Hypothese wurde das Problem der Ultraviolettkatastrophe gelöst? Gib die entsprechende Formel an. Wer hat diese Formel aufgestellt? Wie heißt die darin vorkom- mende Naturkonstante? Gib ihren Wert und die richtige Einheit an. 15. Beschreibe kurz den Versuch von Rutherford: Auf- bau, Erwartung, tatsächliche Beobachtung, Inter- pretation des Versuchs durch Rutherford. 16. Beschreibe den äußeren Photoeffekt. Aufbau, Be- obachtung, Diagramm von Lenard, Interpretation des Photoeffekts durch Einstein. Gib die Formel für die (max.) kinetische Energie der Elektronen nach ihrem Austritt an. 17. Gib die beiden Bohr´schen Postulate an und be- rechne unter Angabe der zugehörigen Formel den Betrag der Energie des Elektrons im Wasserstoffa- tom für n = 2. 18. Gib die Formel an, der die Linien im Wasser- stoffspektrum gehorchen und berechne die Fre- quenz für n = 1 und m = 2. Wie heißt die Konstante in der Formel? 19. Was versteht man unter Massendefekt? Nach wel- cher Formel kann man ihn berechnen? Zeichne ein Diagramm, mit dessen Hilfe man erkennen kann, warum bei der Fusion leichter Kerne und bei der Spaltung schwerer Kerne Energie frei wird und gib die zugehörigen Erklärungen. 20. Erkläre den Begriff neutroneninduzierte Kern- spaltung und kritische Masse. Was ist dabei k und welche Rolle spielt es? 21. Berechne die Wellenlänge von Strahlung, die aus Elektronen besteht, die mit einer Spannung von 1 MV beschleunigt wurden. 22. Gib einen Überblick über die Größenordnung der Bindungsenergie von mikroskopischen Systemen (Moleküle, Atome – äußere Schale, Atome – innere Schale, Atomkerne). 23. Zeichne ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Bindungsenergie pro Nukleon und Mas- senzahl zeigt. Interpretiere die Kurve hinsichtlich der Möglichkeit von Kernspaltung und Kernfusi- on. Trage die Namen von einigen chemischen Ele- menten ein. 24. Nenne zwei Modelle für Atomkerne. Welche zwei Kräfte dominieren die Abläufe in einem Atom- kern? 25. Berechne den Radius des Atomkerns eines Uran-238 Atoms. 26. Gib zu den angegebenen Größen aus dem Gebiet der Dosimetrie die zugehörigen Einheiten an: Ak- tivität, Energiedosis, Ionendosis, Äquivalentdosis. Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv