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Photoeffekt / Elektronen als Quanten

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Franzi

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Photoeffekt / Elektronen als Quanten

 1. KaL im Ausbildungsabschnitt 12/1 im
Fach Physik im Kurs 2ph1 am 20.10.2021
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Aufgabe 1 - Photoeffekt in Alltagssituationen
In U-

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erste kurz Arbeit in Q12/1 (Grundkurs Niveau)

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1. KaL im Ausbildungsabschnitt 12/1 im Fach Physik im Kurs 2ph1 am 20.10.2021 1.5 1 0.5 Aufgabe 1 - Photoeffekt in Alltagssituationen In U-Bahn-Wagons kommen häufig Lichtschranken zum Einsatz, welche Gegenstände detektieren sollen, die ein Schließen der Türen verhindern würden. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass eine solche Lichtschranke aus einer fokussierten LED der Wellenlänge 600 nm und einer Photozelle auf der gegenüberliegenden Seite der Tür besteht, welche mit einem Amperemeter verbunden ist, das misst, ob ein Photostrom Is fließt. Wird kein Photostrom Is detektiert, so wird die Tür als blockiert gewertet und kann nicht geschlossen werden. a) Beurteile, ob der dargestellte Aufbau einen zuverlässigen und notfalls sofortigen Schutz der μA Passagiere bietet, indem betrachtet wird, wodurch der Photostrom Is Zustande kommt. b) Begründe anschaulich, warum die Photozelle für einen sinnvollen Betrieb in einem geeigneten Gehäuse verbaut sein muss, bei dem lediglich das Licht der LED auf sie trifft. c) Eine der Lichtschranken ist nicht funktionsfähig, weshalb die Monteure von einem Versagen der Photozelle ausgehen. Sie entscheiden sich die Photozelle zu tauschen, wobei nur noch die untenstehenden Materialien für die benötigte Bauart zur Verfügung stehen. Entscheide und begründe durch eine geeignete Rechnung, ob eines der genannten Materialien als Ersatz in Frage kommt. TEKIN in ev 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 0.1 Achte auf eine nachvollziehbare Notation und eine saubere äußere Form. Alle Rechnungen sind vollständig darzulegen und die Ergebnisse geeignet zu runden. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Caesium Name: 0.7 0.8 Enverhingbacitet 0.9 Photozelle Thoriumoxid ܫܘܐܐ 1.1 1.2 1.3 Ө 1.4 Zink f...

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in PHz 1.5 / 10 BE LED / 4 BE /2 BE / 4 BE Bitte wenden! Aufgabe 2 - Quantenobjekt Elektron Mher Spalt 1 P↑ tus 3 S₂ Spalt 2 Doppelspalt Lyl S₁ m Doppelripalt mit Detector ہی →x _/10 BE Elektronen werden mittels einer Beschleunigungsspannung von 500 V beschleunigt und anschließend durch einen Doppelspalt mit Spaltabstand d geschossen. Hinter dem Doppelspalt durchqueren die Elektronen ein Vakuum und treffen im Abstand 1,2 m auf eine Fotoplatte auf, bei der sie durch einen Lichtpunkt registriert werden. Durch einen geschickten Aufbau kann der linke bzw. rechte Spalt geschlossen werden, wodurch die Elektronen durch einen Einfachspalt geschossen werden. Die Abbildung am linken Rand zeigt die Auftreffwahrscheinlichkeit für die Elektronen, wenn jeweils nur ein Spalt geöffnet ist. a) Ergänze die Abbildung qualitativ durch die Auftreffwahrscheinlichkeit der Elektronen beim Doppelspaltexperiment und benenne sowie erläutere das erscheinende Muster unter Bezugnahme auf die Wellenfunktion Y der Elektronen. b) Berechne mit Herleitung die Wellenlänge 1 der Elektronen. c) Um herauszufinden durch welchen der beiden Spalte die Elektronen gehen wird an einen der beiden Spalte ein Detektor befestigt. Skizziere in nebenstehender Abbildung die qualitative Wahrscheinlichkeitsverteilung und erläutere ihr Zustandekommen knapp. Viel Erfolg! Σ. /3 BE / 4 BE /3 BE /20 BE Erwartungshorizont Aufgabe 1 8 aj C) 3 Lichtschranke liefert zover känigen Schultz f würde done geeignets. bi Da das Licht der LED inn sichtbaren Berich Colisse der Photostrom Is nicht zum Estigen bermen, da immer Licht auf die Photozellke triff, wodurch die Tür trotz Hindernies schießen würck. X X = 600 Trifft Licht auf die Photokathode, so de 8 Zur bière Elektronen ausgeschlagen, madurech der Photosticom sofort zum bannt. A schlagen die Photonen Elektronen ✓. lingende flaen. Wird der lichtung unterbrochen, so worden Erliegen اقد مشى by beg.. PH Cas..: An hif le be - h P h. 둣 Damit ein Photoeffekt auftritt muss die Austilacabest, weshall nor Coation in Frage burnt. Aufgabe 2 3,0 10⁰ €/ 600-10% x 407 ске стра ≈ 3,31 100 3 ~ 407 v du Photomen nogle Ea die Posticaco energie EAI größer sein al 6,626 10-34 3s Up = 500 Vi ei te Ив ✓ · Man erkennt ein Interfercarzmuster, was the Welkneigenschaft von Elektronen deskt. Das Election geht durch beide salle descherily, wodurch zwei Wielofunktionen Por unl Y entister, doon Weasleyoung der Werfourzender sight. Wert master byt, begt! Es gilt: = Ev-e. Uput Из aus, EXIN = ECL => le= h √2.c.me î P= = 54.8 pm V 12.e. m₂. U ✓ co Durch das Debuklieren des Orter an Doppelgalt, wird das Elektroen auf eine Position factgelegt, wodurch es nicht mit sich selbst interfriren ben ✓ Es verhelt sich wie ein klassisches Teilchen.

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G

So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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in PHz 1.5 / 10 BE LED / 4 BE /2 BE / 4 BE Bitte wenden! Aufgabe 2 - Quantenobjekt Elektron Mher Spalt 1 P↑ tus 3 S₂ Spalt 2 Doppelspalt Lyl S₁ m Doppelripalt mit Detector ہی →x _/10 BE Elektronen werden mittels einer Beschleunigungsspannung von 500 V beschleunigt und anschließend durch einen Doppelspalt mit Spaltabstand d geschossen. Hinter dem Doppelspalt durchqueren die Elektronen ein Vakuum und treffen im Abstand 1,2 m auf eine Fotoplatte auf, bei der sie durch einen Lichtpunkt registriert werden. Durch einen geschickten Aufbau kann der linke bzw. rechte Spalt geschlossen werden, wodurch die Elektronen durch einen Einfachspalt geschossen werden. Die Abbildung am linken Rand zeigt die Auftreffwahrscheinlichkeit für die Elektronen, wenn jeweils nur ein Spalt geöffnet ist. a) Ergänze die Abbildung qualitativ durch die Auftreffwahrscheinlichkeit der Elektronen beim Doppelspaltexperiment und benenne sowie erläutere das erscheinende Muster unter Bezugnahme auf die Wellenfunktion Y der Elektronen. b) Berechne mit Herleitung die Wellenlänge 1 der Elektronen. c) Um herauszufinden durch welchen der beiden Spalte die Elektronen gehen wird an einen der beiden Spalte ein Detektor befestigt. Skizziere in nebenstehender Abbildung die qualitative Wahrscheinlichkeitsverteilung und erläutere ihr Zustandekommen knapp. Viel Erfolg! Σ. /3 BE / 4 BE /3 BE /20 BE Erwartungshorizont Aufgabe 1 8 aj C) 3 Lichtschranke liefert zover känigen Schultz f würde done geeignets. bi Da das Licht der LED inn sichtbaren Berich Colisse der Photostrom Is nicht zum Estigen bermen, da immer Licht auf die Photozellke triff, wodurch die Tür trotz Hindernies schießen würck. X X = 600 Trifft Licht auf die Photokathode, so de 8 Zur bière Elektronen ausgeschlagen, madurech der Photosticom sofort zum bannt. A schlagen die Photonen Elektronen ✓. lingende flaen. Wird der lichtung unterbrochen, so worden Erliegen اقد مشى by beg.. PH Cas..: An hif le be - h P h. 둣 Damit ein Photoeffekt auftritt muss die Austilacabest, weshall nor Coation in Frage burnt. Aufgabe 2 3,0 10⁰ €/ 600-10% x 407 ске стра ≈ 3,31 100 3 ~ 407 v du Photomen nogle Ea die Posticaco energie EAI größer sein al 6,626 10-34 3s Up = 500 Vi ei te Ив ✓ · Man erkennt ein Interfercarzmuster, was the Welkneigenschaft von Elektronen deskt. Das Election geht durch beide salle descherily, wodurch zwei Wielofunktionen Por unl Y entister, doon Weasleyoung der Werfourzender sight. Wert master byt, begt! Es gilt: = Ev-e. Uput Из aus, EXIN = ECL => le= h √2.c.me î P= = 54.8 pm V 12.e. m₂. U ✓ co Durch das Debuklieren des Orter an Doppelgalt, wird das Elektroen auf eine Position factgelegt, wodurch es nicht mit sich selbst interfriren ben ✓ Es verhelt sich wie ein klassisches Teilchen.