Physik Abitur 2005 - allgemein bildende Gymnasien Baden-Württemberg

Abitur 2005: Physik - Aufgabe I

Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg
Abiturprüfung an den allgemein bildenden Gymnasien

Prüfungsfach : Physik
Haupttermin : 2005
Aufgabe : I

a) Im Experiment kann man das Farbspektrum einer weißen Lichtquelle auf zwei grundsätzlich unterschiedliche Weisen erzeugen.
  • Geben Sie die beiden Möglichkeiten an, beschreiben Sie die jeweiligen Spektren und ihre wesentlichen Unterschiede.
  • Erläutern Sie die Begriffe Dispersion und Interferenz

Lösungshinweise zur Teilaufgabe

( 8 VP )

b)

Licht mit einer Wellenlänge von 440 nm fällt senkrecht auf einen Doppelspalt.
Abbildung 1 zeigt die Intensität des Lichts in Abhängigkeit vom Beugungswinkel a hinter dem Doppelspalt.

Verlauf der Doppelspalt-Interferenz

  • Berechnen Sie mit Hilfe eines geeigneten Wertes den Abstand zwischen den Spaltmitten.
  • Bestimmen Sie die Spaltbreite entsprechend.
  • Was ändert sich an der Intensitätsverteilung, wenn statt des Doppelspaltes ein Gitter mit gleichem Spaltmittenabstand verwendet wird?

Lösungshinweise zur Teilaufgabe

( 7 VP )

c)

In einem neuen Experiment fallen parallele elektromagnetische Wellen der Wellenlänge 5,0 mm senkrecht auf einen Dreifachspalt. Der Abstand benachbarter Spaltmitten beträgt g = 5,0 cm. Der Einfluss der Einzelspaltbreite und die Abnahme der Amplitude mit der Entfernung werden nicht berücksichtigt. Hinter dem Dreifachspalt wird die Intensität der Wellen entlang der Mittelachse mit einem Detektor untersucht.
(siehe Abb. 2)

  • Der Detektor befindet sich im Abstand x = 50 cm von der Dreifachspaltebene (siehe Abb. 2)
    Zeigen Sie, dass an dieser Position die Intensität zwar nicht null ist, aber ein lokales Minimum annimmt.
  • Begründen Sie, dass die Intensität entlang der Mittelachse an keiner Stelle null wird.
Geometrie des Experiments

Lösungshinweise zur Teilaufgabe

( 7 VP )

d)

In einer evakuierten Röhre werden Elektronen mit Hilfe einer Spannung von 500 V beschleunigt. Sie treffen auf einen Doppelspalt mit dem Spaltabstand 1,50 mm. Im Abstand 20,0 cm hinter dem Doppelspalt befindet sich eine ebene Platte, auf der sich Elektronen nachweisen lassen.

  • Beschreiben Sie, welche Beobachtung zu erwarten wäre, wenn Elektronen als klassische Teilchen betrachtet würden.
    Skizzieren Sie das nach diesem Modell zu erwartende Versuchsergebnis.
  • Welches Ergebnis erhält man tatsächlich bei diesem Experiment?
  • Bestimmen Sie den Abstand zwischen zwei Stellen auf der Platte, an denen keine Elektronen nachgewiesen werden.

Lösungshinweise zur Teilaufgabe

( 8 VP )


Elementarladung : e = 1,60*10-19 C
Elektronenmasse : me = 9,11*10-31 kg
Planck'sches Wirkungsquantum : h = 6,63*10-34 Js