Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Wärme und Temperatur

Wärme: Eine physikalische Größe, die die Energie misst, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird, aufgrund einer Differenz in ihren Temperaturen. Die SI-Einheit ist das Joule (J). 1 Kalorie = 4,18 J.

Temperatur: Die Temperatur eines Körpers hängt von der kinetischen Energie seiner Teilchen ab (Atome, Ionen, Moleküle).

Die Energie kann als Wärme von einem Körper auf einen anderen auf drei verschiedene Arten übertragen werden:

• Wärmeleitung: Erfolgt in Festkörpern.
• Konvektion: Nur bei Flüssigkeiten (Flüssigkeiten und Gasen).
• Strahlung: (Kein direkter Kontakt nötig).

Thermometer: Geräte, die es uns ermöglichen, Temperaturen zu messen. Es gibt drei Typen:

• Quecksilber
• Alkohol
• Elektronisch

Ausdehnung: Die... Weiterlesen "Wärme, Temperatur und Schall: Eine Übersicht" »

Vierecke

Eine ebene Figur, ein Polygon, geschlossen, bestehend aus 4 Seiten und 4 Winkeln.

Diagonalen

Verbindung von zwei nicht direkt aufeinanderfolgenden Ecken.

Quadrat

Hat 4 gleiche Seiten und Winkel von 90 Grad. Die Diagonalen sind gleich und senkrecht.

Rechteck

Die Seiten sind paarweise gleich lang und parallel. Die Winkel sind 90 Grad. Die Diagonalen sind gleich.

Raute

Hat 4 gleiche Seiten und die Seiten sind paarweise parallel. Die Diagonalen sind nicht gleich, aber senkrecht.

Parallelogramm

Die Seiten sind paarweise gleich und parallel, aber die Winkel sind nicht gleich. Die Diagonalen sind ungleich und nicht senkrecht.

Trapez

Hat zwei gegenüberliegende Seiten parallel. Die anderen zwei Seiten sind nicht parallel. Die parallelen Seiten heißen... Weiterlesen "Vierecke und Polygone: Definitionen und Eigenschaften" »

Strahlungsstärke

Die Strahlungsstärke ist die pro Flächeneinheit und Wellenlänge emittierte Leistung eines Körpers (W·nm⁻¹·cm⁻²). Sie wird auch verwendet, um die Strahlungsstärke einer Lampe im Vergleich zu einem schwarzen Körper zu beschreiben.

Emissionsgrad

Der Emissionsgrad ist das Verhältnis der Strahlungsstärke einer Lampe zur Strahlungsstärke eines schwarzen Körpers bei gleicher Temperatur:

Emissionsgrad (ε, T) = I (Lampe) (ε, T) / I (schwarzer Körper) (ε, T)

Grauer Körper

Ein grauer Körper liegt vor, wenn der Emissionsgrad unabhängig von der Wellenlänge der betreffenden Lampe ist.

Deuteriumlampe

Eine Deuteriumlampe ist eine Niederdrucklampe mit einem kontinuierlichen Spektrum zwischen 200 und 400 nm. Oberhalb von 400... Weiterlesen "Spektroskopie und Detektoren" »

1. Wellenbewegung

Eigenschaften:

• Überträgt Energie
• Kein Transport von Materie
• Teilchen schwingen um einen Gleichgewichtspunkt.

Arten von Wellen:

Nach dem Ausbreitungsmedium:

• Mechanische Wellen: Benötigen ein elastisches Medium zur Ausbreitung.
• Elektromagnetische Wellen: Benötigen kein Medium.

Unter der Ausbreitungsrichtung:

• Longitudinalwellen: Schwingungen der Teilchen erfolgen in Ausbreitungsrichtung der Welle (z.B. Schall).
• Transversalwellen: Schwingungen erfolgen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle (z.B. Welle auf dem Wasser).

2. Wellenausbreitung

Wellen breiten sich durch Sinusfunktionen (sin, cos) aus.

Puls: Einzelner Wellenzug

Welle: Aufeinanderfolgende Wellen

3. Eigenschaften von Wellen

• Ausbreitungsgeschwindigkeit (v): Zurückgelegte Strecke

Atomspektren

Wenn Elementen im gasförmigen Zustand Energie zugeführt wird (z. B. durch Stoß oder Erhitzung), emittieren sie Strahlung bestimmter Wellenlängen. Wird diese Strahlung durch ein Prisma oder ein Spektroskop zerlegt, sieht man einzelne Linien. Die Gesamtheit dieser Linien wird als Emissionsspektrum bezeichnet. Wenn umgekehrt kontinuierliches Licht eine Substanz durchdringt, absorbiert diese bestimmte Wellenlängen. Diese erscheinen dann als dunkle Linien auf dem kontinuierlichen Hintergrund (Absorptionsspektrum).

Plancks Quantenhypothese

Die Untersuchung von Spektrallinien ermöglicht Rückschlüsse auf Energieänderungen bei Elektronenübergängen, die mit der Emission von Strahlung verbunden sind. Max Planck postulierte, dass Energie... Weiterlesen "Grundlagen der Atomphysik: Spektren, Quanten & Modelle" »

Grundlagen der Lichtphänomene

Streuung des Lichts: Der Brechungsindex eines Stoffes ist eine Funktion der Wellenlänge des einfallenden Lichts. Daher werden Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen beim Durchgang durch ein brechendes Material unterschiedlich abgelenkt, was als Streuung bezeichnet wird.

Interferenz: Wenn an einem Punkt zwei Wellen gleichzeitig ankommen, erfährt dieser Punkt eine Schwingung, die der Summe der einzelnen Schwingungen entspricht.

Konstruktive und destruktive Interferenz

Konstruktive Interferenz: Wenn die Wellen in Phase sind, ist die resultierende Amplitude die Summe der Einzelamplituden, und die Intensität ist maximal. Es kommt zu einer Verstärkung der Wellen.

Destruktive Interferenz: Wenn die Wellen in Opposition... Weiterlesen "Licht: Streuung, Interferenz, Beugung und Theorien erklärt" »

Coulomb-Gesetz: Die Kraft zwischen Ladungen

Das Coulomb-Gesetz beschreibt die Kraft der Anziehung oder Abstoßung zwischen zwei Punktladungen. Diese Kraft ist direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen:

F = kQ₁Q₂ / r²

Dabei ist:

• F die Kraft
• k die Coulomb-Konstante
• Q₁ und Q₂ die Ladungen
• r der Abstand zwischen den Ladungen

Merkmale elektrischer Kräfte

Elektrische Kräfte haben folgende Merkmale:

• Die Kraft wirkt entlang der Verbindungslinie der Ladungen.
• Die Kraft ist abstoßend, wenn die Ladungen das gleiche Vorzeichen haben.
• Die Kraft ist anziehend, wenn die Ladungen entgegengesetzte Vorzeichen haben.
• Die Kraft wirkt auch über eine Distanz, ohne dass ein Materialmedium zwischen den Ladungen

Grundlegende physikalische Konzepte

Kraft: Jede Aktion kann den Zustand der Ruhe oder Bewegung eines Körpers verändern oder zu einer Verformung führen. Newton definierte Kraft als diejenige, die einem Körper der Masse 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s² verleiht.

Resultierende Kraft: Die vektorielle Summe aller Kräfte, die auf ein System wirken.

Bedingungen für das Gleichgewicht

1. Es darf keine translatorische Bewegung geben, d.h. die resultierende Kraft, die auf den Körper wirkt, muss Null sein.
2. Es darf keine Rotationsbewegung geben, d.h. das resultierende Drehmoment der Kräfte, die auf den Körper wirken, muss Null sein.

Universelles Gravitationsgesetz

Zwei materielle Teilchen ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die proportional zum... Weiterlesen "Physikalische Konzepte: Kraft, Gravitation, Elektrizität und Bewegung" »

Schallwellen: Intensität und Lautstärke

Die Intensität einer Schallwelle, auch als Lautstärke bezeichnet, hängt vom Quadrat der Frequenz und dem Quadrat ihrer Amplitude ab. Das menschliche Ohr kann Geräusche mit einer Intensität von 10^-12 W/m² wahrnehmen, was der Hörschwelle oder minimal hörbaren Intensität entspricht. Bei einer Intensität von 1 W/m² wird die Schmerzgrenze oder maximal tolerierbare Intensität erreicht.

Um das Gefühl für die Lautstärke zu quantifizieren, wird der Schallintensitätspegel oder die Lautstärke (β) definiert:

Dabei ist I die Schallintensität und I₀ die Hörschwelle. Die Einheit, die die Höhe der Lautstärke misst, ist das Dezibel (dB).

Absorption von Schallwellen

Neben der Abnahme der Intensität von... Weiterlesen "Schallwellen: Intensität, Absorption und stehende Wellen" »

Anwendung der Atomstruktur auf statische Elektrizität

• Alle materiellen Objekte sind aus Atomen zusammengesetzt.
• Ein Atom besteht aus einem Kern und einem großen Raumbereich außerhalb des Kerns.
• Der Atomkern enthält positiv geladene Protonen und neutrale Neutronen.

Aufladen durch Reibung

Der Reibungsladevorgang führt zu einer Übertragung von Elektronen zwischen den beiden Objekten, die aneinander gerieben werden.

Triboelektrische Reihe: Materialien, geordnet nach ihrer Fähigkeit, Elektronen anzuziehen.

Elektrisieren: Eine neutrale Substanz/einen neutralen Körper aufladen.

Aufladen durch Induktion

Ist eine Methode, die verwendet wird, um ein Objekt aufzuladen, ohne dieses Objekt mit einem anderen geladenen Objekt in Kontakt zu bringen.

Das Elektroskop

Ist... Weiterlesen "Atomstruktur & Elektrizität: Eine Übersicht" »