Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Digitale Kameras: Ein Überblick

Kompaktkameras

Digitale Kompaktkameras sind klein und einfach zu bedienen. Sie verfügen über automatische Funktionen und sind erschwinglich im Preis.

Digitale Spiegelreflexkameras (DSLR)

Digitale Spiegelreflexkameras: Diese sind größer und schwieriger zu bedienen. Sie bieten Modi wie Automatik, halbautomatisch oder manuell.

Einstein-Koeffizienten und Strahlungsübergänge

Induzierte Absorption

dP12/dt = B12 * Rv

Die Wahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit, dass ein Molekül oder Element vom Grundzustand in einen angeregten Zustand übergeht.

Induzierte Emission

dP21/dt = B21 * Rv

Die Wahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit, dass ein Molekül von einem angeregten Zustand in einen niedrigeren übergeht.

Spontane Emission

dP21/dt = A21

Dies ist die Übergangswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit für ein Molekül, das von einem angeregten Zustand spontan in den Grundzustand übergeht.

Dabei sind B12, B21 und A21 die verschiedenen Einstein-Koeffizienten für jeden Prozess und Rv ist die Dichte der einfallenden Strahlung.

Verhältnis der Koeffizienten und Besetzungszahlen

Betrachten wir nun... Weiterlesen "Grundlagen der Strahlungsübergänge und Lampentechnologien" »

Wärme und Temperatur: Physikalische Grundlagen

Materie und Aggregatzustände

Ein Körper ist ein begrenzter Teil der Materie. Materie besteht aus Molekülen, deren Bewegung je nach Aggregatzustand variiert:

• In Festkörpern bewegen sich die Moleküle um einen festen Punkt.
• In Flüssigkeiten sind die Moleküle frei beweglich.
• In Gasen bewegen sich die Moleküle zufällig und mit hoher Geschwindigkeit.

Die Molekulartheorie und Innere Energie

Die Molekulare Theorie erklärt die Bewegung der Moleküle. Je schneller sich die Moleküle bewegen, desto höher ist ihre kinetische Energie. Diese gesamte kinetische Energie der Moleküle eines Körpers nennen wir die Innere Energie des Körpers. Die Temperatur ist die Messgröße, die die Innere Energie eines... Weiterlesen "Grundlagen der Wärme und Temperatur: Molekulartheorie und Thermodynamik" »

Druck: Definition und mathematische Grundlagen

Der Druck wird als Kraft pro Flächeneinheit definiert.

Um den Druck an einer beliebigen Stelle innerhalb einer Flüssigkeit zu definieren, betrachten wir ein infinitesimales Volumenelement.

Definition des Drucks an einem Punkt

Wir betrachten eine elementare Fläche $\Delta S$ um den betrachteten Punkt und die darauf ausgeübte Kraft $\Delta F$. Der durchschnittliche Druck $P$ ist definiert als:

$$P = \frac{\Delta F}{\Delta S}$$

Der Druck an einem spezifischen Punkt wird erhalten, indem $\Delta S$ gegen Null geht:

$$P = \lim_{\Delta S \to 0} \left( \frac{\Delta F}{\Delta S} \right) = \frac{dF}{dS}$$

Auf diese Weise definieren wir den Druck innerhalb der Flüssigkeit.

Eigenschaften des Drucks in ruhenden

Elektrisches Potential

Das elektrische Potential stellt die potentielle Energie einer positiven Einheitsladung in einem elektrischen Feld dar. Die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Punkten A und B entspricht der Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Einheitsladung von A nach B zu bewegen (Va-Vb = Integral von E · dr). Das elektrische Potential an einem Punkt im Raum ist die Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Ladung von diesem Punkt zur Unendlichkeit zu bewegen. Die SI-Einheit ist Volt.

Wenn eine positive Ladung q von A nach B bewegt wird, ist die Arbeit, die durch das elektrische Feld verrichtet wird: W = q (Va-Vb). Die elektrische potentielle Energie einer Ladung an einem Punkt im Raum... Weiterlesen "Elektrisches Potential und Feldlinien: Eine Einführung" »

Der Franck-Hertz-Versuch: Diskrete Energieniveaus

Die Existenz diskreter Energieniveaus in der Atomhülle wird unmittelbar durch den Franck-Hertz-Versuch bestätigt. Die Grundidee des Versuchs ist es, Atome nicht durch Bestrahlung, sondern durch Stoßprozesse anzuregen. Im Experiment wird untersucht, unter welchen Bedingungen Elektronen Quecksilberatome anregen.

Versuchsaufbau des Franck-Hertz-Experiments

Kernstück des Experiments ist eine evakuierte und mit einer geringen Menge Quecksilbergas gefüllte Röhre. Funktionsweise: Von einer Glühkathode werden Elektronen emittiert und durch eine regulierbare Spannung zwischen Kathode und Gitter beschleunigt. Durch Regulieren der Beschleunigungsspannung lässt sich die Geschwindigkeit und damit die... Weiterlesen "Franck-Hertz, Röntgenstrahlung & Kernphysik Grundlagen" »

Aggregatzustände der Materie

• In Flüssigkeiten wie in Gasen gibt es keine innere Ordnung.
• Der Wechsel von der flüssigen in die Gasphase beinhaltet eine Reduktion der Entropie.
• Für ein Gasgemisch gilt: PA = P°BxH
• Das Avogadro-Gesetz besagt, dass V1N2 = V2N1

Innere Energie und Enthalpie

• Die Änderung der inneren Energie in einem Prozess bei konstantem Druck ist gleich der Reaktionswärme.
• Die Änderung der Enthalpie in einem Prozess bei konstantem Druck ist gleich der Reaktionswärme bei konstantem Volumen plus PΔV.
• Die Wärme, die in einem Prozess bei konstantem Volumen eingebracht wird, ist wegunabhängig.
• Im Allgemeinen verhält sich die Wärme, die bei einem isothermen Prozess eingebracht wird, wie eine Zustandsfunktion.

Freie Energie und Entropie

• Der

Gleichförmige Kreisbewegung

Die gleichförmige Kreisbewegung beschreibt die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn, wobei in gleichen Zeiten gleiche Bogenlängen zurückgelegt werden.

Ein Radian ist der Winkel, bei dem die Bogenlänge gleich dem Radius ist.

Der zurückgelegte Weg (s) ist die Distanz entlang des linearen Pfades.

Der Winkel ist der Raum zwischen den Radiusvektoren.

Eine volle Umdrehung entspricht dem Umfang des Kreises.

Ein Kreis entspricht 2π im Bogenmaß.

1 Umdrehung = 360 Grad = 2π Radian

Winkelgeschwindigkeit

Bei der gleichförmigen Kreisbewegung (CU) ist die Winkelgeschwindigkeit konstant.

Die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ist Rad/s.

Lineare Geschwindigkeit

Die lineare Geschwindigkeit (v) ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit... Weiterlesen "Gleichförmige Kreisbewegung und Himmelsmodelle: Grundlagen und Geschichte" »

CAOS

Nach der RAE:

1. Amorpher und undefinierter Zustand, der dem Kosmos vor der Organisation zugeschrieben wird.

2. Verwirrung, Unordnung.

3. Fís.yMat. Verhalten, das scheinbar sprunghaft und unberechenbar in einigen dynamischen Systemen ist, obwohl ihre mathematische Formulierung zunächst deterministisch ist.

WAS IST die Chaos-Theorie?

Es ist eine integrierte Auswertung der nichtlinearen Dynamik, Thermodynamik im Ungleichgewicht, Informationstheorie und der fraktalen Geometrie.

Die folgenden Analyse-Systeme sind als nichtlinear, Nicht-Gleichgewichts-Systeme, deterministisch, dynamisch und zufällig anzusehen, so dass sie empfindlich auf die Anfangsbedingungen reagieren und seltsame Attraktoren aufweisen. Man sagt, sie sind chaotisch.

Bsp. Stephen... Weiterlesen "Chaos-Theorie: Definitionen, Beispiele und Anwendungen" »

Bewegungsarten in der Physik

Gleichförmige geradlinige Bewegung (MRU)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmiger geradliniger Bewegung (MRU), wenn er gleiche Strecken in gleichen Zeiten zurücklegt. Seine Flugbahn ist eine Gerade. Die Bewegungsgleichung ermöglicht es, die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen.

Gleichförmig beschleunigte Bewegung (MRUA)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmig beschleunigter Bewegung (MRUA), wenn seine Geschwindigkeit sich in gleichen Zeiten gleichmäßig ändert. Seine Flugbahn ist eine Gerade.

Kreisbewegung (MC)

Eine Kreisbewegung (MC) beschreibt einen Körper, der sich auf einer Kreisbahn bewegt. Der Mittelpunkt des Kreises ist der Ursprung des Koordinatensystems. Der Betrag des Ortsvektors... Weiterlesen "Bewegungsarten in der Physik: MRU, MRUA, MC, DAC & MCUA" »