Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Übungen für Physik für Weitere Kurse

Ionisierende Strahlung

Strahlung

Definiert als eine Form der Energieübertragung im Raum.

Ionisierend

Kann Ionen in den Atomen der Materie erzeugen, mit denen sie in Berührung kommt.

• Energie größer als 1,23 meV
• Geballte Kraft, sammelt keine Dosis-Wirkung

Arten:

• Korpuskular
• EM-Wellen

• Alpha: Wird nach einem Blatt Papier gestoppt und dringt einige Zentimeter ein.
• Beta: Wird nach Aluminium oder einigen Metern Luft gestoppt.
• Gamma- und Röntgenstrahlen: Werden durch Blei oder Beton abgeschirmt.
• Neutron: Wird durch Wasserstoff gestoppt.

Nicht ionisierend

Gehören zu CEM.

Maßeinheiten

Alte Einheiten

• Radioaktivität (Curie)
• Absorbierte Strahlung (rad)
• Biologische Effekte (rem)

Aktuelle internationale Einheiten

• Radioaktivität (Becquerel)
• Absorbierte Strahlung (Gray)
• Biologische

Funktion des Auges

Licht regt die Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut des Auges an. Wenn das Licht unzureichend ist oder die Zellen nicht stimuliert werden, kann das Sehvermögen beeinträchtigt sein. Die Pupillen regulieren den Lichteinfall. Der Fokus der Bilder wird durch die Linse erzeugt, die sich wölbt oder streckt. Das Bild wird auf der Netzhaut gedreht, und das Gehirn ist für die korrekte Auslegung verantwortlich. Das Sehen ist stereoskopisch, das heißt, wir nehmen die Welt in drei Dimensionen wahr, da das Gehirn zwei Bilder der beiden Augen zu einem Gesamtbild interpretiert.

Anatomie des Ohrs

Außenohr

Besteht aus der Ohrmuschel, dem Gehörgang, dem Trommelfell und den Zeruminaldrüsen.

Mittelohr

Umfasst das ovale Fenster, das runde Fenster...

1. Was sind barotrope Modelle?

Barotrope Modelle wurden in den 1940er Jahren in den USA für elektronische Rechenmaschinen entwickelt. Sie sind die einfachsten Modelle und basieren auf der sogenannten "barotropen Annahme". Diese Annahme besagt, dass die Flächen konstanten Drucks (Isobarenflächen) mit den Flächen konstanter Dichte zusammenfallen. Daraus folgt, dass der Druckgradient gleich Null ist und der geostrophische Wind nicht mit der Höhe variiert.

Mit dieser Hypothese wird das System der Vortizität auf eine einzige Differentialgleichung reduziert, die in einer einzigen vertikalen Ebene gelöst wird.

2. Was macht ein baroklines Modell?

Eine Atmosphäre wird als baroklin definiert, wenn die Isobarenflächen und die Flächen konstanten...

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...

Grundlagen der Laseremission

Atome tendieren dazu, ihren Grundzustand beizubehalten. In einem angeregten Atom zerfallen Elektronen und emittieren spontan Photonen.

Was passiert, wenn ein Elektron bereits angeregt ist?

Wenn ein Elektron bereits in einer höheren Umlaufbahn oder in einem angeregten Zustand ist, könnte man annehmen, dass es sich in eine noch höhere Umlaufbahn bewegen würde. Dies ist jedoch nicht immer der Fall.

Erzeugung der Besetzungsinversion

Die Natur strebt ein thermodynamisches Gleichgewicht an. Atome und Moleküle versuchen, den Zustand niedrigster Energie zu erreichen. Durch Pumpen mit der benötigten Energie können einige Atome oder Moleküle in einen angeregten Zustand versetzt werden.

Einige durch spontane Emission erzeugte...

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...

Inertia und Trägheit

Trägheit ist der Widerstand eines physischen oder sozialen Systems gegen Veränderungen. In der Physik beschreibt Trägheit die Schwierigkeit, den physikalischen Zustand eines Systems zu ändern.

Die beiden häufigsten Anwendungen in der Physik sind die mechanische und die thermische Trägheit:

• Mechanische Trägheit: Ein Maß für die Schwierigkeit, den Bewegungszustand oder die Ruhe eines Körpers zu ändern. Sie hängt von der Masse und dem Trägheitstensor ab.
• Thermische Trägheit: Ein Maß für die Schwierigkeit, mit der ein Körper seine Temperatur ändert, wenn er mit anderen Körpern oder Wärmequellen in Kontakt kommt. Sie hängt von der Masse und der Wärmekapazität ab.

Massenkräfte werden als fiktive Kräfte oder...

Grundlagen der Dynamik und Mechanik

Dynamik

Zweig der Physik, der die Ursachen der Veränderungen im Bewegungszustand von Körpern erforscht.

Newton (N) – SI-Einheit der Kraft

Das Newton ist die Kraft, die einem Körper der Masse 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s² erteilt.

Auswirkungen von Kräften auf Körper

• Änderung des Bewegungszustandes von Körpern.
• Verformung von Körpern.

Gravitation (Newtonsches Gravitationsgesetz)

Jedes Paar von Körpern übt überall Kräfte aufeinander aus. Deren Betrag ist direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen ihnen. Die Richtung der Wechselwirkung liegt auf der Verbindungslinie zwischen den Körpern und ist immer anziehend.

Newtons Gesetze der Bewegung

1.

Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit: Fokus und Netzhaut

Wenn die Lichtstrahlen nicht parallel so gebrochen werden, dass sie genau auf der Netzhaut fokussieren, entstehen optische Fehler wie Kurzsichtigkeit (Myopie) und Weitsichtigkeit (Hyperopie). Diese Refraktionsfehler sind oft erblich bedingt. Bei Kurzsichtigkeit liegt der Brennpunkt vor der Netzhaut, bei Weitsichtigkeit liegt er hinter der Netzhaut.

Anatomische Aspekte und Achslänge

Kurzsichtige Augen können eine vergrößerte Achslänge aufweisen; Werte von etwa 27 bis 36 mm wurden beobachtet. Ein normaler Augenachsdurchmesser liegt näher bei ~25 mm. Sobald eine Person nicht mehr wächst, stabilisiert sich in vielen Fällen die Myopie.

Optische Erklärung und Korrektur

• Bei normalem Sehen

Grundlegende Definitionen

Das Lichtjahr

Das Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in der Zeit eines Jahres zurücklegt. Die Lichtgeschwindigkeit ($v_{Licht}$) beträgt ungefähr 300.000 km/s.

Gravitative Akkretion

Akkretion ist ein Massenphänomen, bei dem Materie aufgrund der Gravitationsanziehung zusammenwächst (ansammelt).

Das Schwarze Loch und der Ereignishorizont

Ein Schwarzes Loch ist eine Konzentration von Masse, deren Gravitationskraft so stark ist, dass selbst Licht ihr nicht entkommen kann. Der Point of No Return (Ereignishorizont) ist die Grenze, ab der keine Flucht mehr möglich ist. (Beispiel: 7,7 Mio. km).

Lichtgeschwindigkeit und Beobachtung

Lichtlaufzeit Sonne-Erde

Wir sehen die Sonne nicht, wie sie *jetzt* ist, sondern wie sie vor...