Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

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" »

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

Anamorphose (Verzerrung)

Lineare Anamorphose (Längenverzerrung)

Die lineare Anamorphose ist das Verhältnis zwischen einem linearen Element dl in der Abbildungsebene und dem entsprechenden Element dL auf der Erdoberfläche. Wenn der Modul beider Elemente gleich ist, spricht man von einem linearen Anamorphose-Wert. Linien, deren linearer Modul gleich eins ist, werden als Automeken bezeichnet.

Winkel-Anamorphose (Winkelverzerrung)

Die Winkel-Anamorphose ist die Differenz zwischen dem Winkel zweier Richtungen auf der Erde und den entsprechenden Winkeln in der Abbildungsebene. Sie beschreibt das Ausmaß der Scherung. Projektionen, die Winkel bei der Transformation bewahren, werden als konforme Projektionen bezeichnet.

Oberflächen-Anamorphose (Flächenverzerrung)

Arten von Wellen

Wellen können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden:

A) Nach Art der Energieausbreitung

Mechanische Wellen

Mechanische Wellen entstehen, wenn mechanische Energie, die durch einen harmonischen Oszillator erzeugt wird, sich in einem materiellen Medium ausbreitet.

Zur Erzeugung mechanischer Wellen sind erforderlich:

• Eine Quelle, die mechanische Energie erzeugt.
• Ein materielles Medium, das gestört werden kann.

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen breiten sich als Schwingungen elektromagnetischer Energie aus, die durch beschleunigte elektrische Ladungen entstehen.

B) Nach Richtung der Ausbreitung und Schwingung

Longitudinalwellen

Bei Longitudinalwellen fällt die Richtung der Teilchenschwingung mit der Richtung... Weiterlesen "Wellen und Spektren: Eine umfassende Einführung" »

Interaktion

Interaktion ist eine Aktion, die zwischen zwei oder mehreren Subjekten, Objekten, Akteuren oder Kräften auf der Grundlage von Gegenseitigkeit ausgeübt wird.

Arten der Interaktion

Gravitationswechselwirkung

Gravitationswechselwirkung ist die Kraft der gegenseitigen Anziehung, die zwischen zwei Objekten im Universum aufgrund ihrer Masse auftritt.

Elektromagnetische Wechselwirkungen

Elektromagnetische Wechselwirkung ist die Kraft der gegenseitigen Anziehung oder Abstoßung zwischen zwei Objekten aufgrund ihrer elektrischen Ladung. Diese Eigenschaft wird durch den Überschuss an negativen Ladungen eines Körpers bestimmt.

Elektrostatische Wechselwirkung

Elektrostatische Wechselwirkung beschreibt elektrische Phänomene und Ladungsverteilungen,... Weiterlesen "Wechselwirkungen und elektrische Ladungen: Eine umfassende Einführung" »

Kinematik

Zweig der Physik, der die Bewegung ohne die Ursachen, die sie hervorrufen, untersucht.

Bezugssystem (Reference System)

Koordinatensystem zur Bestimmung von Positionen plus eine Uhr zur Messung der Zeit.

Inertialsystem (Inertial System)

Bezugssystem, das sich entweder in Ruhe befindet oder sich mit gleichförmiger geradliniger Bewegung bewegt.

Ortsvektor, $\vec{r}$

Vektor vom Ursprung des Bezugssystems, der die Position zu einem bestimmten Zeitpunkt angibt.

• Einheit: Meter (m).

Bewegungsgleichung des Ortes, $\vec{r} = \vec{r}(t)$

Verbindungen zwischen Ort und Zeit:

$\vec{r}(t) = x(t) \mathbf{i} + y(t) \mathbf{j}$

Flugbahn, $y = f(x)$

Graphische Darstellung der Bewegung des Körpers.

Verschiebungsvektor, $\Delta \vec{r}$

Vektor, der die Positionsänderung... Weiterlesen "Kinematik Grundlagen: Definitionen und Formeln der Bewegung" »