Probeklausur 2016, Fragen und Antworten PDF

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Fachhochschule Wiesbaden Fachbereich Ingenieurwissenschaften Studiengang Physikalische Technik BSc. Prof.Dr. H.G. Scheibel

Probeklausur Atomphysik 02. 02. 2016,

Name:

Matr. Nr.:

Punkte:

Note:

Aufgabe 1: 20 Punkte Nennen sie bitte mindestens drei relativistischen Effekte und charakterisieren Sie diese bitte kurz Aufgabe 2: 12 Punkte Auf welchen Betrag wird ein Zeitintervall, für das ein ruhender Beobachter 1 Tag misst, für einen bewegten Beobachter verlängert, wenn seine Geschwindigkeit beträgt? a) b) c) d)

130 km/h (Auto) 2500 km/h (Flugzeug) 295000 km/s (Atomkern der Höhenstrahlung) 300000 km/s (Lichtgeschwindigkeit)

Aufgabe 3: 24 Punkte Ein Elektron wird mit 261,6 kV beschleunigt und bewegt sich ab dem Zeitpunkt t = t´ = 0 gleichförmig. Es stößt nach t = 2s mit einem im Laborsystem ruhenden Proton zusammen. me  9.110  31kg ; E 0,e 511keV ; e  1,6 10  19 A s a) Welche kinetische Energie hat es bei der Beschleunigung aufgenommen? (4 Punkte) b) Berechnen Sie Gesamtenergie, Impuls, Geschwindigkeit und Masse des Elektrons, (16 Punkte) c) Zu welchem Zeitpunkt t´ erfolgt der Zusammenstoss aus Sicht des Elektrons. (4 Punkte) Aufgabe 4: 24 Punkte Röntgenstrahlen der Wellenlänge = 10-12 m werden an Graphit (Z = 6) gestreut. Die Streustrahlung wird unter einem Winkel von 60 zur Einfallsrichtung der Röntgenstrahlung beobachtet.  me  9.110 31kg ; E 0,e  511keV ; h  6,63 10  34 J s a) Skizzieren Sie den Versuchsaufbau. Um welchen Effekt handelt es sich? (4 Punkte) b) Wie groß ist die Wellenlänge der Streustrahlung? (4 Punkte) c) Wie groß ist die kinetische Energie und der Impuls des gestoßenen Elektrons? (6 Punkte) d) Unter welchem Winkel bewegt sich das Elektron vom Atom weg? (6 Punkte) e) Welchen Bruchteil seiner ursprünglichen Energie verliert das Photon? (4 Punkte) Das Elektron wird vor dem Stoß als ruhend angesehen, die Bindungsenergie soll vernachlässigt werden.

Aufgabe 5: 20 Punkte Bestimmen Sie bitte die Wellenlänge der Spektrallinie, die beim Übergang von n = 6 auf n = 3 im Wasserstoffatom emittiert wird, und berechnen Sie die Frequenz und Energie der Photonen. A 2 s 2  me  9.110  31kg ; h  6,63 10  34 J s ; ε 0  8,84 10 12 N m 2 Gesamtpunktzahl:

100 Punkte...