Q1 - Physik - Donnerstag, der 14. Mai 2020

  1. Ein externes Quiz zum Photoeffekt Schöner gemacht als meine Quiz von gestern, mit bunten Bildern und sehr empfehlenswert!
  2. Exkurs zum Thema Wellen:
    1. Mechanische Wellen - Grundwissen
      Wichtig: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine Phase der Welle (z.B. ein Wellenberg) fortbewegt. Man sagt auch Phasengeschwindigkeit dazu. Der Formelbuchstabe ist c. Bei Schallwellen ist z.B. c = 333 m/s, bei Licht im Vakuum ist c = 3 · 108 m/s.
    2. Mechanische Wellen - Wellentypen
      Wichtig: Die Begriffe Transversalwelle und Longitudinalwelle
    3. Mechanische Wellen - Größen zur Beschreibung einer Welle
      Wichtig: Die Wellenlänge λ (gesprochen: Lambda). Die Animation zeigt sehr schön die Zusammenhänge.
      Am wichtigsten: Die Formel
      c = λ · f
      Kann man diese Formel einfach verstehen? JAAA!
      In der Simulation kann man es schön nachvollziehen. Wenn am Anfang der Welle eine volle Schwingung (einmal hin und her!) abgelaufen ist, ist die Periodendauer T als Zeit vergangen. In dieser Zeit hat sich eine Phase (z.B. ein Wellenberg) um eine bestimmte Strecke, nämlich der Wellenlänge λ, nach rechts gewegt.
      Geschwindigkeit ist Zurückgelegter Weg durch Benötigte Zeit.
      Dann gilt: Phasengeschwindigkeit ist Wellenlänge durch Periodendauer.
      Als Formel: c = λ/T
      Für Frequenz f und Periodendauer T gilt der Zusammenhang f = 1/T.
      Ersetzt man jetzt 1/T durch f, ergibt sich die wichtige Formel
      c = λ · f
  3. Licht: Die wichtigsten Fakten:
    1. Im Vakuum breitet sich Licht mit der Geschwindigkeit c = 3 · 108 m/s aus. Das ist die Phasengeschwindigkeit des Lichts.
    2. Licht ist keine mechanische, sondern eine elektromagnetische Welle, bei der sich die elektrische Feldstärke E und die magnetische Flussdichte B zusammen in gewisser Weise ausbreiten. Bei Radio- und Mobilfunkwellen ist es genauso.
    3. Das sichtbare Licht hat Wellenlängen von etwa 400 nm (Nanometer = 10-9 m) für blaues/violettes Licht bis etwa 800 nm für rotes Licht. Etwas ausführlicher sieht man hier das elektromagnetische Spektrum.
    4. Der Photoeffekt zeigt die energetischen Zusammenhänge, die für die Lichtquanten gelten:
      Große Energie hf --> Hohe Frequenz f --> Geringe Wellenlänge λ
      Kleine Energie hf --> Niedrige Frequenz f --> Große Wellenlänge λ
      Tipp für ein Heimexperiment: Lege dich mit deinem Lieblings-Schwimmentchen in die Badewanne, lasse das Entchen mit verschiedenen Frequenzen auf- und abwippen und beobachte die dabei entstehenden Wellenlängen.
  4. Erste einfache Aufgaben:
    1. Das Licht des violetten Endes des sichtbaren Spektrums hat die Wellenlänge λ = 400 nm.
      1. Wie groß ist die Frequenz f dieses Lichts?
      2. Wie groß ist ein "Energieklumpen" hf bzw. ein Photon dieses Lichts in eV und in J?
      3. Dieses Licht trifft auf eine Cäsium-Photozelle mit der Austrittsarbeit WA = 2,14 eV. Wie groß ist die maximale Energie von dadurch ausgelösten Elektronen?
    2. Gib die Lösungen der drei Aufgaben in dieses Formular ein.
    3. Dazu gibt es mittlerweile eine Musterlösung.

Ich habe noch eine Frage.