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Physik

11. Dez. 2025

2.066

3 Seiten

Physik: Einblicke in Quanten- und Atomphysik

V

Valeria Göhrich @valeria.ghr

Röntgenstrahlung und Quantenphysik sind überall um uns herum - von medizinischen Röntgenaufnahmen bis zur modernen Elektronik. Diese fundamentalen... Mehr anzeigen

Lemzetfel Physik (13.2)
1. Röntgenstrahlung:
Brennpunkt
Glühelek-
frischer
Effekt
- hochenergetische, elektromagnetische Strahlung
-besent a

Röntgenstrahlung und Spektroskopie

Du kennst Röntgenstrahlung wahrscheinlich vom Arzt, aber die Physik dahinter ist ziemlich cool. Röntgenstrahlung ist hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die aus zwei Komponenten besteht Bremsstrahlung und charakteristischer Strahlung.

Bei der Bremsstrahlung werden Elektronen beim Aufprall auf die Anode abrupt gebremst und geben ihre Energie als Strahlung ab - das ist quasi das Gegenteil des Photoeffekts. Die charakteristische Strahlung entsteht, wenn Elektronen andere Elektronen aus dem Anodenmaterial herausschlagen. Elektronen aus äußeren Schalen fallen dann in die Lücken und emittieren dabei Röntgenstrahlung.

Die wichtigste Formel für die maximale Energie Emax=hfmax=hcλminE_{max} = h \cdot f_{max} = \frac{h \cdot c}{\lambda_{min}}. Mit der Drehkristallmethode kannst du Röntgenspektren analysieren. Die Bragg-Reflexion folgt der Bedingung nλ=2dsin(α)n \cdot \lambda = 2d \cdot \sin(\alpha) für konstruktive Interferenz.

Merktipp Je größer die Beschleunigungsspannung UaU_a, desto energiereicher wird die Strahlung und desto kleiner wird die minimale Wellenlänge.

Lemzetfel Physik (13.2)
1. Röntgenstrahlung:
Brennpunkt
Glühelek-
frischer
Effekt
- hochenergetische, elektromagnetische Strahlung
-besent a

Welleneigenschaften der Materie und Spektren

Das Elektronenbeugungsrohr zeigt dir etwas Faszinierendes Elektronen verhalten sich nicht nur wie Teilchen, sondern auch wie Wellen! Am Fluoreszenzschirm siehst du ein Interferenzmuster - der Beweis für de Broglies revolutionäre Idee.

De Broglies Hauptthese besagt Jedes Teilchen hat eine Wellenlänge λ=hmv\lambda = \frac{h}{m \cdot v}. Für Elektronen im Beugungsrohr gilt die Beziehung 2sin(α)=λd2 \cdot \sin(\alpha) = \frac{\lambda}{d}, wodurch du die Wellenlänge experimentell bestimmen kannst.

Bei Absorption und Emission geht's um Energiesprünge Ein Elektron absorbiert ein Photon und springt auf eine höhere Schale $E_{ph} = \Delta E = E_2 - E_1$. Bei der Emission ist's umgekehrt - das Elektron fällt zurück und sendet ein Photon aus.

Bohrs Atommodell erklärt das Wasserstoffspektrum durch quantisierte Energieniveaus. Die Formel En=13,6 eV1n2E_n = -13,6 \text{ eV} \cdot \frac{1}{n^2} beschreibt die Energiezustände perfekt.

Praktischer Tipp Die Farbe des emittierten Lichts hängt direkt von der Energiedifferenz ab - größere Sprünge bedeuten energiereicheres (bläulicheres) Licht.

Lemzetfel Physik (13.2)
1. Röntgenstrahlung:
Brennpunkt
Glühelek-
frischer
Effekt
- hochenergetische, elektromagnetische Strahlung
-besent a

Spektralserien und der Franck-Hertz-Versuch

Die Spektralserien des Wasserstoffatoms sind wie ein Fingerabdruck - jedes Element hat sein einzigartiges Muster. Die Lyman-Serie UVBereich,n=1UV-Bereich, n=1, Balmer-Serie teilweisesichtbar,n=2teilweise sichtbar, n=2 und Paschen-Serie Infrarot,n=3Infrarot, n=3 entstehen durch Übergänge zu verschiedenen Grundniveaus.

Die universelle Formel lautet Eph=13,6 eV(1m21n2)E_{ph} = 13,6 \text{ eV} \cdot \left(\frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2}\right) mit der Rydberg-Konstante. Diese beschreibt alle möglichen Übergänge im Wasserstoffatom.

Der Franck-Hertz-Versuch ist der experimentelle Beweis für quantisierte Energieniveaus. Elektronen werden durch eine Spannung UHU_H beschleunigt und kollidieren mit Quecksilberatomen. Bis 4,9 V passieren nur elastische Stöße - keine Energieübertragung.

Ab 4,9 V werden die Stöße unelastisch Die Elektronen geben exakt 4,9 eV an die Quecksilberatome ab, wodurch diese angeregt werden. Das charakteristische Leuchten entsteht, wenn die Atome wieder in den Grundzustand zurückfallen und Photonen emittieren.

Aha-Moment Die regelmäßigen Stromeinbrüche bei Vielfachen von 4,9 V beweisen, dass Atome nur ganz bestimmte Energieportionen aufnehmen können - Quantisierung in Aktion!

Wir dachten, du würdest nie fragen...

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Unser KI-Begleiter ist speziell auf die Bedürfnisse von Schülern zugeschnitten. Basierend auf den Millionen von Inhalten, die wir auf der Plattform haben, können wir den Schülern wirklich sinnvolle und relevante Antworten geben. Aber es geht nicht nur um Antworten, sondern der Begleiter führt die Schüler auch durch ihre täglichen Lernherausforderungen, mit personalisierten Lernplänen, Quizfragen oder Inhalten im Chat und einer 100% Personalisierung basierend auf den Fähigkeiten und Entwicklungen der Schüler.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Physik: Einblicke in Quanten- und Atomphysik

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Röntgenstrahlung und Quantenphysik sind überall um uns herum - von medizinischen Röntgenaufnahmen bis zur modernen Elektronik. Diese fundamentalen Konzepte zeigen, wie sich Teilchen und Wellen auf atomarer Ebene verhalten und bilden die Grundlage für viele technologische Durchbrüche.

Lemzetfel Physik (13.2)
1. Röntgenstrahlung:
Brennpunkt
Glühelek-
frischer
Effekt
- hochenergetische, elektromagnetische Strahlung
-besent a

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Röntgenstrahlung und Spektroskopie

Du kennst Röntgenstrahlung wahrscheinlich vom Arzt, aber die Physik dahinter ist ziemlich cool. Röntgenstrahlung ist hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die aus zwei Komponenten besteht: Bremsstrahlung und charakteristischer Strahlung.

Bei der Bremsstrahlung werden Elektronen beim Aufprall auf die Anode abrupt gebremst und geben ihre Energie als Strahlung ab - das ist quasi das Gegenteil des Photoeffekts. Die charakteristische Strahlung entsteht, wenn Elektronen andere Elektronen aus dem Anodenmaterial herausschlagen. Elektronen aus äußeren Schalen fallen dann in die Lücken und emittieren dabei Röntgenstrahlung.

Die wichtigste Formel für die maximale Energie: Emax=hfmax=hcλminE_{max} = h \cdot f_{max} = \frac{h \cdot c}{\lambda_{min}}. Mit der Drehkristallmethode kannst du Röntgenspektren analysieren. Die Bragg-Reflexion folgt der Bedingung: nλ=2dsin(α)n \cdot \lambda = 2d \cdot \sin(\alpha) für konstruktive Interferenz.

Merktipp: Je größer die Beschleunigungsspannung UaU_a, desto energiereicher wird die Strahlung und desto kleiner wird die minimale Wellenlänge.

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Welleneigenschaften der Materie und Spektren

Das Elektronenbeugungsrohr zeigt dir etwas Faszinierendes: Elektronen verhalten sich nicht nur wie Teilchen, sondern auch wie Wellen! Am Fluoreszenzschirm siehst du ein Interferenzmuster - der Beweis für de Broglies revolutionäre Idee.

De Broglies Hauptthese besagt: Jedes Teilchen hat eine Wellenlänge λ=hmv\lambda = \frac{h}{m \cdot v}. Für Elektronen im Beugungsrohr gilt die Beziehung 2sin(α)=λd2 \cdot \sin(\alpha) = \frac{\lambda}{d}, wodurch du die Wellenlänge experimentell bestimmen kannst.

Bei Absorption und Emission geht's um Energiesprünge: Ein Elektron absorbiert ein Photon und springt auf eine höhere Schale $E_{ph} = \Delta E = E_2 - E_1$. Bei der Emission ist's umgekehrt - das Elektron fällt zurück und sendet ein Photon aus.

Bohrs Atommodell erklärt das Wasserstoffspektrum durch quantisierte Energieniveaus. Die Formel En=13,6 eV1n2E_n = -13,6 \text{ eV} \cdot \frac{1}{n^2} beschreibt die Energiezustände perfekt.

Praktischer Tipp: Die Farbe des emittierten Lichts hängt direkt von der Energiedifferenz ab - größere Sprünge bedeuten energiereicheres (bläulicheres) Licht.

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Spektralserien und der Franck-Hertz-Versuch

Die Spektralserien des Wasserstoffatoms sind wie ein Fingerabdruck - jedes Element hat sein einzigartiges Muster. Die Lyman-Serie UVBereich,n=1UV-Bereich, n=1, Balmer-Serie teilweisesichtbar,n=2teilweise sichtbar, n=2 und Paschen-Serie Infrarot,n=3Infrarot, n=3 entstehen durch Übergänge zu verschiedenen Grundniveaus.

Die universelle Formel lautet: Eph=13,6 eV(1m21n2)E_{ph} = 13,6 \text{ eV} \cdot \left(\frac{1}{m^2} - \frac{1}{n^2}\right) mit der Rydberg-Konstante. Diese beschreibt alle möglichen Übergänge im Wasserstoffatom.

Der Franck-Hertz-Versuch ist der experimentelle Beweis für quantisierte Energieniveaus. Elektronen werden durch eine Spannung UHU_H beschleunigt und kollidieren mit Quecksilberatomen. Bis 4,9 V passieren nur elastische Stöße - keine Energieübertragung.

Ab 4,9 V werden die Stöße unelastisch: Die Elektronen geben exakt 4,9 eV an die Quecksilberatome ab, wodurch diese angeregt werden. Das charakteristische Leuchten entsteht, wenn die Atome wieder in den Grundzustand zurückfallen und Photonen emittieren.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

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