Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Arten von Licht und Beleuchtung

Nach der Art der Lichtquelle

• 1. Tageslicht (die Sonne)
• 2. Künstliches Licht (Lampen etc.)

Nach dem Grad der Dispersion

Direktes Licht: Produziert Schatten und Highlights. Wird verwendet, um Volumen und Texturen zu modellieren sowie Umrisse und Silhouetten von Objekten durch Gegenlicht hervorzuheben.

Streulicht: Kommt von weißen Flächen oder aus dem Licht bewölkter Tage. Produziert weiche Schatten und reduziert Kontraste und Texturen in Bildern.

Beleuchtungsstile

• 1. Clarooscuro: Direktes Licht dominiert, Schatten haben große Bedeutung.
• 2. Tonales Licht: Diffuses Licht tritt vorwiegend auf (z. B. im Fernsehen).

Richtungen des Lichts

• 1. Frontallicht: Gibt Informationen über alle sichtbaren Flächen, entfernt aber Schatten

Die Maxwell-Gleichungen: Fundamente des Elektromagnetismus

Erste Maxwell-Gleichung: Gaußsches Gesetz für elektrische Felder

Die erste Maxwell-Gleichung, auch bekannt als Gaußsches Gesetz für elektrische Felder, beschreibt, dass elektrische Ladungen die Quellen oder Senken elektrischer Feldlinien sind. Diese Feldlinien haben einen Anfang (positive Ladung) und ein Ende (negative Ladung). Experimente bestätigen, dass diese Gleichung die Abstoßung und Anziehung von Ladungen beschreibt.

Zweite Maxwell-Gleichung: Gaußsches Gesetz für Magnetismus

Die zweite Maxwell-Gleichung, bekannt als Gaußsches Gesetz für Magnetismus, besagt, dass der Nettofluss des magnetischen Feldes durch eine geschlossene Fläche null ist. Dies bedeutet, dass es keine... Weiterlesen "Maxwell-Gleichungen, Hertz-Experiment & Elektromagnetische Wellen" »

Ausbreitung des Lichts

Das Licht breitet sich in alle Richtungen aus und unterliegt, ähnlich wie der Schall, Prozessen wie Reflexion, Brechung und Dämpfung.

Reflexion

Lichtreflexion tritt an allen Oberflächen auf und kann sein:

• Spiegelnde Reflexion: Tritt an polierten Oberflächen auf. Hier entstehen Spiegelbilder, da alle Lichtstrahlen gleichmäßig abgelenkt werden.
• Diffuse Reflexion: Tritt an den meisten Oberflächen auf. Hier entstehen keine Spiegelbilder, da die Unebenheiten der Oberfläche zu unregelmäßigen Reflexionen führen.

Schatten und Halbschatten

Ein Effekt der geradlinigen Ausbreitung des Lichts ist die Bildung von Schatten. An den Rändern eines Schattens findet sich oft ein unscharfer Bereich, der Halbschatten genannt wird. Dieser... Weiterlesen "Ausbreitung und Eigenschaften des Lichts" »

Wahrnehmungskonstanzen

• Größe: Bezieht sich auf die wahrgenommene Größe von Objekten, die in unserem Geist unverändert bleibt, auch wenn ihre tatsächliche Größe variiert.
• Konstanz der Form: Die scheinbare Gestalt von Objekten wird aus jedem Blickwinkel beibehalten, aus dem sie betrachtet werden.
• Konstanz der Helligkeit (Albedo): Die Empfindung der Helligkeit einer Objektoberfläche bleibt unverändert. Nicht zu verwechseln mit Luminanz.
• Farbe: Auch wenn die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das ein Objekt beleuchtet, variiert, nehmen wir es weiterhin in der gleichen Farbe wahr.

Theorien der Gestalt (Form)

Die Gestalttheorie entstand in Deutschland (ab 1910) mit Max Wertheimer, Wolfgang Köhler und Kurt Koffka. Sie bauten auf früheren... Weiterlesen "Gestaltpsychologie: Wahrnehmung, Konstanzen und Organisationsgesetze" »

Innere Energie und Wärme

Die innere Energie eines Körpers ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energien seiner Teilchen. Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen. Wärme wird ausgetauscht, wenn sich Körper unterschiedlicher Temperatur im Kontakt befinden oder ihren Zustand ändern. Eine Kalorie (1 cal = 4,18 J) ist die Energiemenge, die benötigt wird, um 1 g Wasser um 1 °C zu erwärmen. Die spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 g eines Stoffes um 1 K zu erwärmen.

Wellenarten

Longitudinalwellen

Die Teilchen des Mediums schwingen in Richtung der Wellenausbreitung.

Transversalwellen

Die Teilchen des Mediums schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.

Schallwellen... Weiterlesen "Grundlagen der Thermodynamik, Wellen und Akustik" »

Gase

Gase: Diese Partikel sind sehr klein und bestehen aus Atomen oder Molekülen, die sich ständig und zufällig bewegen.

Eigenschaften:

• Erweitern sich spontan, um den Behälter zu füllen, der sie enthält (das Gasvolumen entspricht dem des Behälters).
• Sind komprimierbar.
• Gase bilden homogene Gemische miteinander, unabhängig von ihrer Identität oder ihren Eigenschaften.
• Die Moleküle von Gasen sind relativ weit voneinander entfernt.
• Sie können mit wiederholten Molekülanordnungen modelliert werden.
• Jedes Teilchen ist vollständig von den anderen getrennt.

Messbare Größen:

• Temperatur
• Druck
• Volumen

Druck

Druck ist eine Eigenschaft, die alle Gase in einem geschlossenen Behälter aufweisen. Er wird als die Kraft (F) definiert, die auf eine Fläche... Weiterlesen "Eigenschaften und Gesetze der Gase" »

Durchschnittliche Geschwindigkeit

Die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Körpers ist das Verhältnis der zurückgelegten Wegstrecke zur dafür benötigten Zeit.

Durchschnittliche Geschwindigkeit = e / Δt

Vektorielle Durchschnittsgeschwindigkeit

Die vektorielle Durchschnittsgeschwindigkeit oder mittlere Geschwindigkeitsvektor eines Körpers ist das Verhältnis des Verschiebungsvektors zur dafür benötigten Zeit.

v = Δr / Δt

Momentangeschwindigkeit

Die Momentangeschwindigkeit eines Körpers ist die Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt seiner Bahn. Dieser Wert wird auch als Geschwindigkeit oder Momentangeschwindigkeit bezeichnet.

Beschleunigung

Die Beschleunigung ist eine physikalische Größe, die angibt, wie stark sich die Geschwindigkeit... Weiterlesen "Grundlagen der Kinematik: Geschwindigkeit, Beschleunigung & Bewegungstypen" »

Lichtbeugung und Wellenlängenbestimmung

Zielsetzung des Experiments

Berechnung der Wellenlänge (λ) verschiedener Lichtquellen mittels Beugung an einem Gitter.

Theoretischer Hintergrund und Planung

Ein Beugungsgitter ist ein optisches Element, das Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegen kann. Es gibt zwei Haupttypen von Beugungsgittern: Reflexionsgitter und Transmissionsgitter. Beugungsgitter bestehen aus einer Vielzahl von eng beieinander liegenden, parallelen Linien oder Spalten, die entweder auf einer reflektierenden Metalloberfläche (Reflexionsgitter) oder einer transparenten Glasplatte (Transmissionsgitter) angebracht sind.

Wenn monochromatisches Licht auf ein Beugungsgitter trifft, interferieren die gebeugten Wellen konstruktiv... Weiterlesen "Lichtbeugung und Wellenlängenbestimmung: Ein Laborbericht" »

Mechanische Arbeit

Die mechanische Arbeit einer konstanten Kraft ist das Produkt aus der Kraft und der Verschiebung des Angriffspunktes. Sie wird mit W bezeichnet und berechnet sich wie folgt:

W = F * Δr = F * Δr * cos(θ)

Dabei ist:

• W die Arbeit
• F die Kraft
• Δr die Verschiebung
• θ der Winkel zwischen der Kraft und der Verschiebung

1 Joule (J) ist die Arbeit, die von einer Kraft von 1 Newton (N) verrichtet wird, wenn sich der Angriffspunkt um 1 Meter in Richtung der Kraft bewegt. Es gilt:

1 J = 1 N * 1 m

Leistung

Wenn auf einen Körper mehrere Kräfte wirken, die die gleiche Arbeit verrichten, ist diejenige Kraft effektiver, die die Arbeit in kürzerer Zeit verrichtet. Um die Effizienz und Geschwindigkeit zu berücksichtigen, mit der eine Kraft Arbeit... Weiterlesen "Mechanische Arbeit, Leistung und Energie: Ein Überblick" »

Energie: Konzepte und Arten

Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, mit anderen Systemen zu interagieren. Energie wird weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt (Einheit: Joule, J). Es gibt verschiedene Arten von Energie:

• Kinetische Energie (Ec): Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt. Ec = 0,5 * m * v² (m = Masse, v = Geschwindigkeit)
• Potenzielle Energie (Ep): Energie, die ein Körper aufgrund seiner Position besitzt.
  • Gravitationspotenzielle Energie: Ep = m * g * h (g = Erdbeschleunigung, 9,8 m/s², h = Höhe)
  • Elastische Potenzielle Energie: Ep = 0,5 * k * x² (k = Federkonstante in N/m, x = Auslenkung)
• Mechanische Energie: Die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie.
• Wärme (Q): Energie, die zwischen zwei