Aufgabe Vorschlag B2 - Aufgabe 4 · Abitur Hessen Physik LK 2021

4.1: Berechnen Sie die Proportionalitätskonstante unter Einbeziehung aller Messwerte (Mittelwert k):

Lösung: $1{,}22\cdot 10^{-9}\text{ m}\cdot\sqrt{\text{V}}$

4.1: Bestätigen Sie rechnerisch diese Proportionalität und vergleichen Sie diese quantitativ mit dem Ergebnis aus Aufgabe 2.3:

Lösung: Die verschiedenen Werte für k sind annähernd konstant. Dies bestätigt den proportionalen Zusammenhang. Es besteht eine sehr gute Übereinstimmung von k mit dem Ergebnis aus Aufgabe 2.3. Die Abweichung beträgt weniger als 1 %.

4.2: Berechnen Sie die Wellenlänge der Elektronen mithilfe der Ergebnisse des Doppelspaltversuchs:

Lösung: $5{,}49\text{ pm}$ / $5{,}49\cdot 10^{-12}\text{ m}$

4.2: Berechnen Sie die Wellenlänge der Elektronen mit Formel (1):

Lösung: $5{,}48\text{ pm}$ / $5{,}48\cdot 10^{-12}\text{ m}$

4.2: Vergleichen Sie diese quantitativ:

Lösung: Beide Werte von λ sind mit 5,48 pm und 5,49 pm nahezu identisch. Sie weichen nur um etwa 0,2 % voneinander ab.

4.3: Erklären Sie, warum das Experiment von Jönsson erst mehr als 30 Jahre nach dem Experiment von Davisson und Germer durchgeführt werden konnte.

Lösung: Um das Doppelspaltexperiment durchführen zu können, musste Jönsson einen Doppelspalt mit einer sehr geringen Spaltbreite und einem sehr geringen Spaltabstand herstellen. Dies war technisch erst Ende der 1950er Jahre möglich. Der von Davisson und Germer verwendete Nickeleinkristall besitzt aufgrund des Kristallgitters auf natürliche Weise eine sehr kleine Gitterkonstante.