Physik 13: Photoeffekt, Intereferenz am Doppelspalt und Bragg- Reflexion PDF

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Physik 13: Photoeffekt, Intereferenz am Doppelspalt und Bragg- Reflexion

Formeln und Text...

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Physik 13/1 Einsatz Interferenz(Doppelspalt)

Interferenz(Gitter) Interferenz(Einzelspalt)

Interferenz(Gitte + Einzelspalt)

Bragg-Reflexion Röntgenstrahlung (e-)

Ladungen in elektrischen Feldern

Formel tan(α) = an / e sin(α) = Delta(s) / d (sin Abschwächung d=g sin(α) = Delta(s) / b (sin Abschwächung Delta(s) = (2k+1) * λ/2 -> Verstärkung Gitter: n-tes Maximum: sin(α) = n * λ/g Einzelspalt 1.Minuimum: sin(α) = λ/b  λ/b = n * λ/g  n = g / b (Entfällt!) 2 * d * sin(α) = n * λ -> Verstärkung W = e * UB = h * f = ½ * me * v2 (e-) h = 6,61 * 10-34Js e = 1,6 * 10-19 c me = 9,1 * 10-31 c=λ*f V=J/c c = 3 * 108 (Licht im Vakuum) E=U/d=F/Q W = Q * U = ½ * m * v2 v = (2 * Q / m * U)1/2

Doppelspalt / Interferenz Für Beugung und Interferenz muss das einfallende Licht monochromatisch (schwingt in der gleichen Phase) und parallel sein. Das von beiden Spalten ausgehende Licht überlagert sich: An Stellen, an denen zwei Wellenberge / zwei Täler aufeinandertreffen, tritt Verstärkung auf. An Stellen, an denen Tal und Berg zusammentreffen beobachtet man Auslöschung. Die Lage der Interferenzstreifen hängt von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Einzelspalt Auch am Einzelspalt tritt Beugung auf, diese sorgt für Auslöschung an gewissen Stellen. Betrachtet man nun einen Doppelspalt muss man die Minima des Einzelspalts berücksichtigen! Gitter Gitter sorgt für Auslöschung, wenn Licht nicht senkrecht aufkommt. Maxima sind keine Übergänge, sondern einzelne Punkte. Die Abstände dazwischen werden vergleichsweise größer. Röntgenstrahlung 1. Klassische Röntgenstrahlung: Entsteht, wenn schelle Elektronen in Materie auf kurzem Weg abgebremst werden. Beim Abbremsen wird elektromagnetische Strahlung erzeugt (Bremsspektrum)

2. Charakteristische Röntgenstrahlung: Elektronen Übergänge im Anodenmaterial (Diskrete Energiestufen). Ein Elektron wird herausgeschlagen, eines aus einer höheren Schale rückt nach, gibt dabei Energie ab. Allgemein gilt: aufgrund der geringen Wellenlänge der Röntgenstrahlung sind normale Spalte, an denen Beugung und Interferenz auftreten, nicht herstellbar. Man verwendet deshalb Salzkristalle. Die Gitterkonstanten sind die Abstände zwischen den Atomkernen. Photoeffekt Jedes Lichtteilchen(Photon) hat eine Energieportion, die von der Frequenz abhängig ist. Ist diese Energieportion größer als die Austrittsarbeit WA der Elektronen in einem Metall, so werden Elektronen aus dem Festkörper herausgelöst und mit der restlichen Energie (E - WA) beschleunigt. Dieses Phänomen ist nicht mit dem Wellenmodell erklärbar. Licht weist auch Teilcheneigenschaften auf. Die „Helligkeit“ einer Lampe hängt sozusagen von der Anzahl der Photonen ab, die ausgesendet werden. Haben die Photonen einer normalen Lampe nicht genug Energie (von Frequenz abhängig), um Elektronen aus einem Metall zu lösen, so wird es auch mit einer erhöhten Helligkeit nicht funktionieren, da die Photonen nur mehr werden, nicht jedoch ihre Energie pro Ladung erhöht wird. Bei der Gegenfeldmethode wird Licht einer bestimmten Wellenlänge auf eine Cäsiumplatte gestrahlt. Mit einem angeschlossenen Amperemeter fließen die Elektronen kontrolliert nach, sodass die Platte nicht immer positiver wird. An den Ring wird eine Gegenspannung angelegt, erreichen bei einer gewissen Spannung die Elektronen nicht mehr den Ring, ist die Gegenspannung gleich den eV der Elektronen, so lässt sich die Austrittsarbeit der Elektronen aus einem Material ermitteln....