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Questions and Answers
Welche Aussage beschreibt am besten, was Photonen sind?
Welche Aussage beschreibt am besten, was Photonen sind?
- Energiepakete in elektromagnetischen Wellen, die sowohl Wellen- als auch Teilchencharakter haben. (correct)
- Teilchen mit einer variablen Ladung, die die Grundlage aller Materie bilden.
- Elektromagnetische Wellen, die unendlich teilbar sind und keine Energiepakete bilden.
- Schwere Teilchen mit einer konstanten Masse, die sich mit variabler Geschwindigkeit bewegen.
Wie verändert sich die Frequenz eines Photons beim Compton-Effekt?
Wie verändert sich die Frequenz eines Photons beim Compton-Effekt?
- Die Frequenz des Photons bleibt unverändert.
- Die Frequenz des Photons verringert sich, da es Energie an das Elektron abgibt. (correct)
- Die Frequenz des Photons ändert sich nur, wenn es sich um ein polarisiertes Photon handelt.
- Die Frequenz des Photons erhöht sich, da es Energie vom Elektron aufnimmt.
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit beim Fotoeffekt Elektronen aus einer Metallplatte herausgelöst werden?
Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit beim Fotoeffekt Elektronen aus einer Metallplatte herausgelöst werden?
- Die Temperatur der Metallplatte muss ausreichend hoch sein, um die Elektronen thermisch anzuregen.
- Die Wellenlänge des einfallenden Lichts muss kurz genug sein, damit Interferenzmuster auf der Metalloberfläche entstehen.
- Die Intensität des einfallenden Lichts muss einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, unabhängig von der Frequenz.
- Die Frequenz des einfallenden Lichts muss hoch genug sein, damit die Energie der Photonen größer ist als die Austrittsarbeit des Metalls. (correct)
Was beschreibt das Bohrsche Atommodell?
Was beschreibt das Bohrsche Atommodell?
Was passiert, wenn ein Elektron in einem Atom von einem höheren auf ein niedrigeres Energieniveau wechselt?
Was passiert, wenn ein Elektron in einem Atom von einem höheren auf ein niedrigeres Energieniveau wechselt?
Welche der folgenden Aussagen beschreibt das Pauli-Prinzip im Zusammenhang mit der Atomhülle korrekt?
Welche der folgenden Aussagen beschreibt das Pauli-Prinzip im Zusammenhang mit der Atomhülle korrekt?
Was ist die Hauptfunktion des Pumpens bei einem Laser?
Was ist die Hauptfunktion des Pumpens bei einem Laser?
Welche Eigenschaft ist nicht typisch für Laserlicht?
Welche Eigenschaft ist nicht typisch für Laserlicht?
Welche physikalische Größe bleibt beim Übergang eines Elektrons zwischen zwei Energieniveaus in einem Atom nicht erhalten?
Welche physikalische Größe bleibt beim Übergang eines Elektrons zwischen zwei Energieniveaus in einem Atom nicht erhalten?
Was sind die drei Hauptprozesse, die zur Entstehung von Laserlicht beitragen?
Was sind die drei Hauptprozesse, die zur Entstehung von Laserlicht beitragen?
Flashcards
Photon (Lichtquant)
Photon (Lichtquant)
Ein Energiepaket oder Quant elektromagnetischer Strahlung.
Was ist der Fotoeffekt?
Was ist der Fotoeffekt?
Elektronen werden aus einer Metallplatte durch einfallendes Licht "herausgeschlagen".
Compton-Effekt
Compton-Effekt
Ein Photon stößt mit einem Elektron zusammen, ändert Richtung und gibt Energie ab.
Bohrsches Atommodell
Bohrsches Atommodell
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Absorption (Atomhülle)
Absorption (Atomhülle)
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Emission von Licht
Emission von Licht
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Laser (Definition)
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Was ist 'Pumpen' beim Laser?
Was ist 'Pumpen' beim Laser?
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Induzierte Emission
Induzierte Emission
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Laserlicht
Laserlicht
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Study Notes
Quantenphysik: Überblick
- Quantenphysik behandelt Photonen (Lichtteilchen), Atomhülle und Laser.
- Photonen werden im Zusammenhang mit dem Fotoeffekt und Compton-Effekt betrachtet.
- Die Atomhülle wird anhand von Atommodellen erklärt.
Photon (Lichtquant)
- Eine elektromagnetische Welle besteht aus Energiepaketen.
- Lichtteilchen sind Wellenbündel mit Energie und Impuls, die als Elementarteilchen Wellencharakter aufweisen.
- Einstein nannte diese Energiepakete Photonen.
- Photonen haben eine Masse, solange sie sich bewegen.
- Die Formel zur Berechnung der Masse lautet m = h*f / c^2, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und f die Frequenz der Welle ist.
- Energie eines Photons: E = h * f, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum (Naturkonstante) und f die Frequenz der Welle ist.
- Impuls eines Photons: p = m * c, wobei m die Masse des bewegten Photons ist.
Fotoeffekt (lichtelektrischer Effekt)
- Elektronen werden aus einer Metallplatte durch einfallende Photonen herausgeschlagen.
- Energie des einzelnen Photons muss größer sein als die Austrittsarbeit des Elektrons, dies entspricht einer Grenzfrequenz.
- Bei Licht mit anderen Frequenzen ändert sich die kinetische Energie der herausgeschlagenen Elektronen.
- Bei erhöhter Strahlungsleistung (ohne Frequenzänderung) werden mehr Elektronen herausgeschlagen, jedoch bleibt ihre kinetische Energie gleich.
- Formel: h * f = Ekin + WA, wobei WA die Austrittsarbeit ist.
Compton-Effekt
- Bestätigt die Existenz von Photonen durch den Stoß von Photonen auf Elektronen.
- Photonen ändern ihre Richtung und geben Energie ab, wodurch ihre Frequenz sinkt.
- Das Elektron nimmt Energie auf.
- Energie- und Impulserhaltungssatz gelten.
Atomhülle
- Das Bohrsche Atommodell besagt, dass kreisende Elektronen sich nur auf bestimmten Bahnen befinden, auf denen sie nicht strahlen.
- Beim Wechsel von einer höheren zu einer niedrigeren Bahn wird die Energiedifferenz als Photon abgestrahlt (Quantenhypothese).
- Absorption eines hochenergetischen Photons führt dazu, dass ein Elektron aus dem Atom „herausfliegt.“
- Erzeugt ein Elektronensprung ein Photon steigt ein Elektron auf ein höheres Niveau.
- Absorption beschreibt den Übergang von E0 zu E1 durch die Zufuhr eines Photons.
- Spontane Emission beschreibt den Übergang von E1 zu E0 unter Abgabe eines Photons.
- Induzierte Emission beschreibt den Übergang von E1 zu E0 unter Abgabe zweier Photonen.
Laser
- Laser steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
- Beim Pumpen heben Lichtblitze Elektronen auf ein drittes Niveau.
- Das dritte Niveau ist wenig stabil; Elektronen fallen spontan auf das zweite Niveau.
- Induzierte Emission entsteht durch den Übergang von Elektronen von Niveau 2 auf Niveau 1.
- Laserlicht ist kohärentes und stark gebündeltes Licht.
Lasereigenschaften
- Laserstrahlen sind extrem parallel und eng gebündelt.
- Laser haben eine große Reichweite, ausreichend für Abstandsmessungen zum Mond
- Induzierte Emission und Resonatoren erzeugen monochromatisches Licht mit enger Linienbreite.
- Laser haben eine große Kohärenzlänge und können intensive Strahlung stark fokussieren.
Typen von Laserstrahlquellen
- Zu den Lasertypen gehören Gas-Laser, Festkörperlaser, Halbleiterlaser und Flüssigkeitslaser.
Zusammenfassung Photon
- Elektromagnetische Welle ist in Energiepakete unterteilt.
- Wellenbündel mit Energie und Impuls.
- Elementarteilchen mit Wellencharakter.
Zusammenfassung Atomhülle
- Schalenmodell: Elektronen befinden sich auf Schalen.
- Pauli-Prinzip: In einer Schale befinden sich keine gleichen Elektronen.
- Elektronen benötigen oder setzen Energie frei beim Wechsel der Schalen.
Zusammenfassung Laser
- Durch Pumpen erfolgt eine Besetzungsumkehr, bei der höhere Schalen besetzt und untere Schalen leer sind.
- Weiterhin findet induzierte Emission statt.
- Der Resonator erzeugt hohe Lichtstärke.
- Laserstrahlung ist stark gebündelt, kohärent und hat eine hohe Leistung.
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