Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

1. Was ist eine optische Faser und wie funktioniert sie?

Eine optische Faser ist eine sehr feine Leitung aus transparentem Material (Glas oder Kunststoff), die Lichtpulse leitet. Sie besteht aus einem Kern, der von einer Beschichtung (Mantel) umgeben ist. Diese Lichtpulse repräsentieren die zu übertragenden Daten.

2. Der Brechungsindex: Definition und Bedeutung

Wenn Licht ein klares, aber dichteres Medium durchquert, bewegt es sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) kann angenähert werden:

• c ≈ 300.000 km/s (oder 3 x 10⁸ m/s)

Für die neue Geschwindigkeit des Lichts (v) innerhalb des Mediums gilt die Gleichung:

v = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c)
Brechungsindex (n)

Jede Faser besteht aus einem... Weiterlesen "Optische Fasern verstehen: Aufbau, Funktion & Verbindung" »

Entdeckung subatomarer Teilchen

Im Jahre 1808 formulierte der englische Chemiker J. Dalton (1766-1844) seine berühmte Atomtheorie. Sie brach mit den traditionellen Vorstellungen und postulierte, dass Materie aus Atomen besteht. Das Konzept der Atome als unteilbare Teilchen der Materie hatte fast ein Jahrhundert Bestand.

Die zufällige Entdeckung der natürlichen Radioaktivität im Jahre 1896 durch den französischen Physiker Henri A. Becquerel (1852-1908) führte zur Kenntnis dreier Strahlungsarten: Alpha-Strahlen (positiv geladen), Beta-Strahlen (negativ geladene Teilchen) und einer dritten, ungeladenen und durchdringenden Art, den Gamma-Strahlen. Dies offenbarte, dass Atome doch nicht die unteilbaren Teilchen waren, für die man sie gehalten... Weiterlesen "Die Struktur des Atoms: Bausteine und Modelle" »

Arten radioaktiver Strahlung

Die Alpha-Strahlen wurden von Rutherford als Helium-Kerne identifiziert, die zwei positive Netto-Ladungen tragen.

Die Beta-Strahlen wurden von Becquerel als Kathodenstrahlen identifiziert und als Elektronen festgestellt. Ihre Masse ist etwa 8000-mal niedriger als die von Alpha-Teilchen.

Die Gamma-Strahlen wurden als elektromagnetische Strahlung identifiziert, ähnlich wie Röntgenstrahlen, jedoch von höherer Energie.

Radioaktive Zerfallsgesetze

• Wenn ein Kern ein Alpha-Teilchen emittiert, entsteht ein anderer Kern, dessen Massenzahl um vier Einheiten sinkt und dessen Ordnungszahl um zwei Einheiten abnimmt.
• Wenn ein Kern ein Beta-Teilchen emittiert, entsteht ein anderer Kern, dessen Massenzahl gleich bleibt und dessen

Das Doppelspaltexperiment von Young

Die Erfahrung von Young: Wenn kohärentes Licht durch zwei Spalte fällt, die einen gewissen Abstand voneinander haben, und auf einen Schirm projiziert wird, erhält man abwechselnd helle und dunkle Zonen. Da der Wegunterschied von jedem Spalt unterschiedlich ist, interferieren die Wellen konstruktiv oder destruktiv, was zu hellen und dunklen Bereichen führt.

Elemente eines zentrierten optischen Systems

Die Elemente eines zentrierten optischen Systems sind:

• Hauptachse: Dies ist die Linie, auf der das System sphärische Symmetrie aufweist. Sie verläuft durch das optische Zentrum und die Krümmungsmittelpunkte.
• Optisches Zentrum: Dies ist der Schnittpunkt des Spiegels, der Dioptrie oder der dünnen Linse mit der

Druck

Beschreibt das Verhältnis zwischen einer angewandten Kraft und der Fläche, auf die sie wirkt. Durch die Reduzierung der Fläche, auf die eine Kraft wirkt, erhöht sich der Druck.

Hydrostatischer Druck

Der Druck, der durch das Gewicht einer Flüssigkeit in einem Behälter auf dessen Boden und Seiten ausgeübt wird.

Atmosphärischer Druck

Der Druck, der von der Atmosphäre auf alle Körper ausgeübt wird, die mit ihr in Kontakt stehen.

Pascalsches Prinzip

Jeder Druck, der auf eine eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübt wird, überträgt sich mit gleicher Intensität auf alle Punkte der Flüssigkeit und auf die Wände des Behälters.

Archimedisches Prinzip

Jeder in eine Flüssigkeit eingetauchte Körper erfährt einen Auftrieb, der gleich dem Gewicht... Weiterlesen "Grundlagen der Physik: Definitionen wichtiger Begriffe" »

Grundlagen der Elektrizität

Elektrische Wechselwirkungen

Elektrische Wechselwirkungen sind die dynamische Beeinflussung, die zwei oder mehr Objekte aufeinander ausüben.

• Elektrostatisches Pendel: Ein elektrostatisches Pendel ist eine kleine, leichte Kugel, oft aus Mark oder einem anderen isolierenden Material, die an einem isolierenden Faden hängt. Seine Funktion ist es, die Anwesenheit elektrostatischer Kräfte zu bestimmen.
• Elektroskop: Ein Elektroskop ist ein Gerät, das anzeigt, ob ein Körper elektrisch geladen ist und welches Vorzeichen die Ladung hat.
• Elektrometer: Ein Elektrometer ist ein Gerät zur Messung der elektrischen Ladungsmenge eines Körpers.

Methoden der Elektrisierung eines Körpers

• Durch Reibung: Wenn zwei Körper unterschiedlicher

Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist die Störung des Raumes, die durch einen Magneten erzeugt wird und sich auf eine Fläche bewegter Ladungen auswirkt. Es zeigt sich durch die Wechselwirkungen mit anderen Magneten oder elektrischen Strömen in diesem Bereich. Grafisch wird die Existenz dieses Feldes durch Kraftlinien dargestellt, die immer geschlossen sind und an jedem Punkt tangential zur Feldstärke verlaufen. Ein Magnet ist ein Satz von Spulen, meist kreisförmig, alle parallel und mit einem sehr kleinen Radius im Vergleich zu seiner Länge. Wenn wir in das Innere des Magneten einen Eisenkern einführen, nennen wir das Gerät Elektromagnet oder Spule.

Zirkulation des Magnetfeldes

Die Zirkulation des Magnetfeldes entlang einer geschlossenen Linie... Weiterlesen "Magnetfelder und ihre Eigenschaften" »

Keplers Gesetze

Johannes Kepler schlussfolgerte anhand der präzisen Messungen des Astronomen Tycho Brahe über die Planetenbewegungen, insbesondere des Mars, dass deren Bahnen nicht kreisförmig, sondern elliptisch sind.

Erstes Keplersches Gesetz

Alle Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.

Zweites Keplersches Gesetz

Der Radiusvektor (die Verbindungslinie) von der Sonne zu einem Planeten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.

Drittes Keplersches Gesetz

Die Quadrate der Umlaufzeiten (Perioden) der Planeten verhalten sich wie die Kuben (dritten Potenzen) der großen Halbachsen ihrer Bahnen.

Newtons Gravitationsgesetz

Galileo Galilei erkannte, dass die Geschwindigkeit fallender Körper proportional... Weiterlesen "Keplers Gesetze und Universelle Gravitation" »

Schall & Akustik: Grundlagen der Wellen

• Hörbare Töne und Geräusche entstehen, wenn ein Körper auf einer Frequenz zwischen 20 Hz und 20.000 Hz schwingt.
• Eine Welle ist eine Störung des Mediums, die sich durch den Raum fortpflanzt.
• In einer Welle wird Energie propagiert, nicht Materie.
• Schallwellen bestehen aus einer Reihe von Druckschwankungen (Kompressionen und Verdünnungen).
• Schall benötigt ein Medium (fest, flüssig oder gasförmig), um sich auszubreiten.
• Schall breitet sich durch die Luft mit einer Geschwindigkeit von 340 m/s bei normaler Temperatur aus. Die Geschwindigkeit ist in den meisten Feststoffen und Flüssigkeiten höher.

Phänomene der Schallreflexion

• Die Reflexion von Schall erzeugt die Phänomene Echo und Hall.
• Ein Echo entsteht,

Atomparameter

Somit ist jedes Atom durch zwei Merkmale definiert: die Ordnungszahl und die Massenzahl.

Die Ordnungszahl (Symbol: Z) gibt die Anzahl der Protonen im Kern an und bestimmt das Element. Sie verhindert (oder besser: definiert) das Element.

Die Massenzahl (Symbol: A) ist die Anzahl der Nukleonen, also der Neutronen und Protonen, aus denen sich der Kern zusammensetzt. Sie bestimmt das Isotop des Elements.

Die Isotopen-Notation enthält die Massenzahl (A), die Ordnungszahl (Z) und das Elementsymbol (X), wie folgt dargestellt: ^A_ZX.

Verwechseln Sie nicht die Atommasse eines Elements mit der Masse eines Isotops eines Atoms.

Wenn wir die Masse eines bestimmten Atoms eines Elements in atomaren Masseneinheiten feststellen, so erhalten wir nur die... Weiterlesen "Atomparameter, Quantentheorie und Atommodelle" »