Aufgabe Vorschlag B2 - Aufgabe 2 · Abitur Hessen Physik LK 2022

Elektromagnetischer Schwingkreis und elektromagnetische Wellen

Im Folgenden werden elektromagnetische Schwingungen betrachtet, die von einem elektromagnetischen Schwingkreis erzeugt werden. Der Kondensator des Schwingkreises kann mithilfe eines Umschalters durch eine Gleichspannungsquelle aufgeladen werden. In der Schalterstellung A wird der Kondensator geladen und in der Schalterstellung B beginnt die elektromagnetische Schwingung mit dem vollständig geladenen Kondensator. Zunächst werden die Ohm’schen Widerstände vernachlässigt, d. h. es wird ein ungedämpfter elektromagnetischer Schwingkreis betrachtet.

Material 3

Materialien zur Untersuchung der Wellen aus Aufgabe 2.1

a) bedruckte Folie mit Streifen im Abstand von $0{,}23\text{ mm}$

b) kristallines Gitter aus Grafit

c) Metallgitter mit $200$ Spalten pro Meter

d) Doppelspalt aus Aluminium mit einer Spaltbreite von $2\text{ cm}$ und einem Spaltabstand von $20\text{ cm}$

2.1

Es werden elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von $10{,}5\text{ GHz}$ verwendet. Entscheiden Sie, welche der in Material 3 beschriebenen Materialien sich grundsätzlich dazu eignen, Interferenzerscheinungen dieser Wellen experimentell zu untersuchen. [3 BE]

Material 4

Doppelspalt zur Untersuchung der Wellenlänge von elektromagnetischer Strahlung (Zeichnung nicht maßstabsgetreu)

2.2

Mit einem Doppelspaltexperiment wird elektromagnetische Strahlung untersucht (Material 4).

Erläutern Sie in diesem Zusammenhang den Begriff „Gangunterschied“. [2 BE]

Ermitteln Sie eine mögliche Frequenz der elektromagnetischen Strahlung, die mit dem Aufbau in Material 4 am Ort P ein Intensitätsmaximum der Strahlung aufweist. [5 BE]

Geben Sie eine weitere mögliche Frequenz an. [1 BE]