Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

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" »

Grundlagen der Elektrizität

Was ist Elektrizität?

Elektrizität: Eine Kategorie physikalischer Phänomene, die durch die Existenz und Wechselwirkung elektrischer Ladungen verursacht werden.

Formen der Elektrisierung von Körpern

Körper werden elektrisiert durch den Verlust oder Gewinn von Elektronen. Wenn ein Körper positiv geladen ist, bedeutet dies nicht, dass er überschüssige Protonen hat, sondern einen Mangel an Elektronen.

Elektrisierung durch Reibung

Beim Reiben zweier elektrisch neutraler Körper (gleiche Anzahl von Elektronen und Protonen) werden beide Körper geladen, einer positiv (+) und der andere negativ (-).

Elektrisierung durch Kontakt

Ein ungeladener Körper kann durch Berührung mit einem geladenen Körper geladen werden. Beide... Weiterlesen "Die Welt der Elektrizität: Konzepte, Gesetze und Pioniere" »

Reynolds-Zahl: Übergang von laminar zu turbulent

Die Reynolds-Zahl ist ein dimensionsloser Koeffizient, der den Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung beschreibt. Sie ist definiert als Re = (2 * R * c * d) / nu, wobei c der Querschnitt und nu die kinematische Viskosität ist. Bei einem kritischen Wert Re_crit ändert sich die Strömung von schichtförmig (laminar) zu turbulent.

Kompressibilitätsfaktor: Abweichung vom idealen Gas

Der Kompressibilitätsfaktor (Z) ist ein Maß für die Abweichung eines realen Gases vom idealen Gasverhalten. Er ist definiert als Z = (P * v) / (R * T), wobei v = V / n das molare Volumen ist.

Tripellinie: Koexistenz von drei Phasen im Gleichgewicht

Die Tripellinie (oder dreifache Linie) steht für Zustände,... Weiterlesen "Grundlagen der Thermodynamik und Fluidmechanik: Wichtige Konzepte" »

Grundlagen der Kristallographie

Körperstrukturen

Kristalline Körper

Atome und Moleküle sind in einer geordneten Struktur angeordnet und gehorchen physikalischen Gesetzen.

Amorphe Körper

Atome und Moleküle sind in einer ungeordneten Struktur angeordnet und gehorchen keinem spezifischen Gesetz.

Definitionen

Kristallographie

Die wissenschaftliche Untersuchung von Kristallen als geometrische Polyeder.

Glas

Glas ist ein amorpher Feststoff ohne regelmäßige innere Ordnung. Es geht vom festen in den flüssigen Zustand über, wenn bestimmte Temperatur- (T) und Druckbedingungen (P) über eine gewisse Zeitspanne erreicht werden.

Kristallformen und -größen

Euedral

Kristalle mit vollständig definierten Kanten und Flächen.

Subedral

Kristalle mit teilweise definierten... Weiterlesen "Einführung in die Kristallographie und ihre Grundlagen" »

Wellenstörungen und Interferenz

Ziele der Studie

• Untersuchung des Phänomens der Welleninterferenz bei zwei Schlitzen und zwei Quellen.
• Analyse, wie das Interferenzdiagramm durch die Wellenlänge und den Abstand der Schlitze beeinflusst wird.

Planung des Experiments

Welleninterferenz auf der Wasseroberfläche

Die Welleneinmischung wurde auf der Wasseroberfläche (mechanische Wellen) untersucht. Es handelt sich um transversale Wellen, deren Schwingungsrichtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht.

Erzeugung der Wellen

Die Wellen werden durch die Schwingung einer flachen Stange erzeugt, die als zwei Quellen fungiert, indem sie zwei Gomito (vermutlich: Erreger/Oszillatoren) in Schwingung versetzt.

Formeln für die Interferenzmaxima (Doppelspalt)

Die... Weiterlesen "Analyse der Welleninterferenz: Doppelspalt und Punktquellen" »

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" »

Studie: Polarisierung von Mikrowellen

Ziele

Ziele:

• Untersuchung des Phänomens der Polarisierung in einem Licht- bzw. Mikrowellenstrahl.
• Untersuchung, wie ein Polarisator die Polarisation einer Strahlungsquelle verändern kann.

Planung

Elektromagnetische Wellen wie Licht oder Mikrowellen sind Kombinationen von elektrischen und magnetischen Feldern (E und B). Diese Felder stehen quer zueinander und jeweils senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle entspricht der Lichtgeschwindigkeit: c = 3·10⁸ m/s (theoretisch).

Wenn ein unpolarisierter Lichtstrahl auf eine Folie trifft, die nur eine bestimmte Polarisationsrichtung durchlässt, wird das durchgelassene Licht in Richtung der Polarisationsachse... Weiterlesen "Polarisierung von Mikrowellen — Versuch, Messungen und Analyse" »