Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Farbe

Das menschliche Auge kann das sichtbare Spektrum erkennen.

Spektrometrie: TBN-Spektrometrie und Spektralphotometrie

Die Energie, die auf eine Probe trifft, ist monochromatische Strahlung (Strahlungsenergie einer einzigen Wellenlänge oder praktisch einer sehr engen Bandbreite von Wellenlängen). Die durchgelassene Strahlung wird von sehr empfindlichen Geräten wie Photomultipliern, Fotozellen und Thermoelementen gemessen.

Die Interaktion zwischen Strahlungsenergie und Materie

Moleküle, Ionen oder Atome absorbieren Strahlung, wenn die Energie der Photonen der Eigenfrequenz der Valenzelektronen und/oder der Atome in Molekülen entspricht.

Photonen unterschiedlicher Energie haben unterschiedliche Auswirkungen auf das absorbierende Material.

1. Sehr

Brechung des Lichts

Die Brechung des Lichts ist die Änderung der Ausbreitungsrichtung, wenn Lichtstrahlen eine Grenzfläche zwischen zwei Medien unterschiedlicher Dichte durchqueren.

Die an der Lichtbrechung beteiligten Elemente sind:

• Einfallender Strahl: Der Lichtstrahl, der die Oberfläche im Medium 1 erreicht.
• Gebrochener Strahl: Der Lichtstrahl, der die Oberfläche durchquert und sich im Medium 2 bewegt.
• Normale: Eine gedachte Linie, die senkrecht zur Oberfläche am Einfallspunkt steht.
• Einfallswinkel: Der Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Normalen.
• Brechungswinkel: Der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und der Normalen.

Bei der Brechung des Lichts gelten immer die folgenden Bedingungen:

• Wenn Licht von einem optisch dünneren

Grundlagen Elektromagnetischer Wellen

Elektromagnetische Wellen breiten sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Licht im Vakuum aus, da Licht selbst eine elektromagnetische Welle ist, die sich ohne materielle Unterstützung ausbreitet.

Beispiele für elektromagnetische Wellen sind:

• Radiowellen
• Mikrowellen
• Infrarotstrahlung
• Sichtbares Licht (z.B. bei 500 nm Wellenlänge)
• UV-Strahlung
• Röntgenstrahlung
• Gammastrahlen

Historische Lichttheorien

Newtons Korpuskulartheorie des Lichts

Nach Isaac Newton besteht Licht aus winzigen, separaten Lichtteilchen (Korpuskeln), die von einer Lichtquelle emittiert werden und in verschiedenen Größen unsere Augen erreichen, was die Farbwahrnehmung erklärt.

Geradlinige Ausbreitung & Schatten

Die Theorie basiert auf... Weiterlesen "Physik des Lichts: Wellen, Theorien, Optik & Sehfehler" »

Optik: Definition und Teilgebiete

Die Optik ist die Disziplin der Physik, die das Verhalten von Licht, seine Eigenschaften und Erscheinungsformen untersucht. Sie befasst sich damit, wie Licht mit Materie interagiert.

Strahlenoptik (Geometrische Optik)

Die Strahlenoptik basiert auf phänomenologischen Gesetzen wie den Gesetzen der Reflexion und Brechung (z. B. dem Snelliusschen Brechungsgesetz). In der Geometrischen Optik wird der Begriff des Lichtstrahls verwendet.

Physikalische Optik (Wellenoptik)

Die Physikalische Optik ist der Zweig der Optik, der Licht als Welle betrachtet. Sie erklärt Phänomene, die nicht allein durch die Strahlenoptik erklärt werden können.

Theorien über das Wesen des Lichts

Licht besitzt eine komplexe Natur (Welle-Teilchen-... Weiterlesen "Grundlagen der Optik: Licht, Wellen, Reflexion und Brechung" »

Energie und Veränderung

Energie ermöglicht es Systemen, Veränderungen zu erfahren. Sie ist eine Eigenschaft von Materialien, die es ihnen erlaubt, zu experimentieren und Änderungen vorzunehmen. Die Energie von Systemen kann mit anderen Eigenschaften in Zusammenhang stehen und wird mit Adjektiven wie chemisch, nuklear, thermisch usw. beschrieben. Energieformen lassen sich in zwei Klassen einteilen:

• Kinetische Energie (Bewegungsenergie)
• Potentielle Energie (Lageenergie)

Erhaltung und Entwertung der Energie

In jeder Veränderung bleibt die Gesamtmenge der Energie konstant. Dies ist das Prinzip der Energieerhaltung. Energie wird weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt. Daher bleibt die Gesamtenergie des Universums konstant.

Der Abbau

Kraft auf eine bewegte Ladung

Die Größe der Kraft ist proportional zum Wert der Ladung und der Größe der Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegt. Die Richtung der Kraft ist abhängig von der Richtung der Geschwindigkeit.

Helikale Bahn

Wenn die geladenen Teilchen eine Geschwindigkeitskomponente parallel zum Magnetfeld und eine senkrecht dazu haben.

Musikalischer Leiter in einem Magnetfeld

Das Magnetfeld wirkt mit jedem der geladenen Teilchen zusammen, deren Bewegung den Strom erzeugt. Die Kraft hängt vom Strom, der Länge des Leiters und dem Winkel des Leiters zum Feld ab.

Magnetisches Moment auf eine Stromschleife

Aufgrund des Moments dreht sich die Schleife, bis der Vektor in die Richtung des Feldes B ausgerichtet ist.

Biot-Savart

Der Wert... Weiterlesen "Magnetismus: Eine Einführung" »

Ptolemäische geozentrische Modelle

Ptolemaios (auch Claudius Ptolemäus, 86–165) entwickelte ein geometrisches Modell, nach dem die Erde unbeweglich im Zentrum verbleibt und die Planeten um sie kreisen.

• Die Sonne und der Mond umkreisen die Erde in kreisförmigen Bahnen; die Bahnen der anderen Planeten erscheinen immer komplexer.
• Die Planeten, die die Erde umkreisen, beschreiben kleine Kreise (Epizyklen). Der Mittelpunkt dieser kleinen Kreise bewegt sich auf einem größeren imaginären Kreis (Deferent), der die Erde zentriert.
• Diese kleinen Kreise werden Epizyklen genannt; sie erklären die scheinbaren Umfangsbewegungen der Planeten.
• Über all diesen Bereichen gibt es eine Sphäre von Sternen, die sich ebenfalls um die Erde dreht.

Heliozentrische

Das menschliche Auge: Aufbau und Funktion

Das menschliche Sehorgan ist ein optisches System, das Bilder von Objekten auf einem „Schirm“, der Netzhaut, erzeugt. Die Bilder entstehen real und invertiert auf der Netzhaut, dem lichtempfindlichen Bereich im Inneren des Auges. Das Auge hat eine annähernd kugelförmige Gestalt mit einem Durchmesser von etwa 25 mm.

Die Hauptteile des Auges

Das Auge wird von außen durch die Lederhaut begrenzt, eine weiße, undurchsichtige und widerstandsfähige Membran. Im vorderen Bereich wölbt sie sich stärker und wird transparent: Dies ist die Hornhaut. Eine zweite Schicht, die Aderhaut, kleidet das Innere des Auges mit Ausnahme der Hornhaut aus. Die Rolle der Aderhaut ist es, einen Teil des Lichts zu absorbieren,... Weiterlesen "Das menschliche Auge: Aufbau, Funktion und Sehfehler" »

Arten der Sonnenstrahlung

• Direkte Strahlung

  Sonnenstrahlung, die von der Sonne ohne Ablenkung durch die Atmosphäre empfangen wird.

• Diffuse Strahlung

  Die von der Sonne empfangene Strahlung, deren Richtung durch Reflexions- und Brechungsvorgänge in der Atmosphäre verändert wurde.

• Gesamtstrahlung

  Die Summe der direkten und diffusen Strahlung, die eine Oberfläche erreicht.

Die Solarkonstante

Die Solarkonstante (S) bezeichnet die Energie pro Zeiteinheit, die außerhalb der Erdatmosphäre auf eine Flächeneinheit senkrecht zur Sonnenrichtung in ihrer mittleren Entfernung empfangen wird. Der aktuell anerkannte Wert beträgt:

S = 1,94 Ly min⁻¹ = 1368 W/m²

Wechselwirkung von Strahlung mit Materie

Ein Körper absorbiert Energie. Die einfallende Strahlung... Weiterlesen "Physik der Sonnenstrahlung: Konzepte, Gesetze und atmosphärische Effekte" »

Optische Linsen: Grundlagen und Eigenschaften

Eine optische Linse ist ein Gerät, dessen Aufgabe es ist, dem Auge ein vergrößertes Bild von kleinen, nahegelegenen Objekten zu liefern. Dies ermöglicht es, Details besser zu erkennen, die sonst unsichtbar wären. Die Akkommodationsfähigkeit des Auges ist begrenzt (zwischen Punctum Remotum (PR) und Punctum Proximum (PP)).

Visuelle Vergrößerung und ihre Faktoren

Die visuelle Vergrößerung beschreibt das Verhältnis zwischen der scheinbaren Winkelgröße des durch die Lupe erzeugten Bildes und der Winkelgröße des Objekts, wenn es sich am Punctum Proximum (PP) befindet. Es ist der Quotient der Netzhautbildgrößen.

Faktoren, die die Vergrößerung beeinflussen:

• Die Brennweite (f') der Linse.
• Die