Aufgaben zu Quantenobjekte

25 Aufgaben zu Quantenobjekte aus dem Abitur NRW Physik (2022-2025). Mit ausführlicher Lösung und automatischer Korrektur.

Aufgabe 1 · GK · Eletroneninterferenz GN 2025

Aufgabe 1: Elektroneninterferenz am Doppelspalt. a) Erklären Sie anhand der Elektronenbeugungsaufnahme in Material 2, dass diese als Nachweis für die Welleneigenschaften von Elektronen gedeutet werden kann [6 BE]. b) Berechnen Sie den Beugungswinkel α₁ des Maximums 1. Ordnung unter den in Material 1 angegebenen…

Aufgabe 2 · GK · Eletroneninterferenz GN 2025

2 C. Jönsson nennt in der Veröffentlichung einen Wert für die Beschleunigungsspannung, mit der die Elektronen auf eine einheitliche Geschwindigkeit gebracht werden. a) Begründen Sie schrittweise und kausal korrekt strukturiert, in welcher Weise sich das Interferenzmuster aus Material 2 verändert, wenn die…

Aufgabe 3 · GK · Eletroneninterferenz GN 2025

Aufgabe 3: Tonomura-Doppelspaltexperiment mit Einzelelektronen. a) Messergebnisse aus Material 3 bezüglich Wellen- bzw. Teilcheneigenschaften interpretieren. b) Feynmans Aussage über die prinzipielle Unmöglichkeit der exakten Vorhersage von Einzelereignissen am Beispiel des Experiments erläutern.

Aufgabe 1 · GK · Fullerene GN 2025

Theoretische und interferenzbasierte Bestimmung der de-Broglie-Wellenlänge von C60-Molekülen sowie Vergleich der Ergebnisse (Aufgabe 1a-c).

Aufgabe 2 · GK · Fullerene GN 2025

Es befindet sich jeweils nur ein einzelnes Molekül zu jedem Zeitpunkt in der Messapparatur. a) Begründen Sie rechnerisch, dass der mittlere Abstand zweier aufeinanderfolgender Moleküle theoretisch ca. 10 Meter beträgt (M 1). b) In der Apparatur trifft jeweils nur ein Molekül zur gleichen Zeit auf das Gitter. Erläutern…

Aufgabe 3 · GK · Fullerene GN 2025

Erklären Sie anhand zweier Eigenschaften des Diagramms in Abbildung 4 (Abstand der Maxima und Zählrate), dass bei der Messung von 2003 eine geringere Ofentemperatur als 1999 verwendet wurde.

Aufgabe 4 · GK · Fullerene GN 2025

Nehmen Sie begründet Stellung dazu, ob weitere Experimente zur Grundlagenforschung zu Quantenobjekten, wie in Material 3 diskutiert, finanziert werden sollten. Beziehen Sie sich dabei auf mehrere Aussagen aus Material 3.

Aufgabe 1 · LK · Eletroneninterferenz EN 2025

Erklären Sie anhand der Beugungsaufnahme in Material 2, warum diese als Nachweis für die Welleneigenschaften von Elektronen gedeutet werden kann und die Elektronen nicht als klassische Teilchen beschrieben werden können.

Aufgabe 2 · LK · Eletroneninterferenz EN 2025

Aufgabe 2: Quantitative und qualitative Analyse des Doppelspaltexperiments von Jönsson. a) Beugungswinkel alpha_1 berechnen. b) Streifenabstand nach 1000-facher Nachvergrößerung berechnen und Sichtbarkeit beurteilen. c) Einfluss einer Vergrößerung der Beschleunigungsspannung auf das Interferenzmuster begründen. d)…

Aufgabe 3 · LK · Eletroneninterferenz EN 2025

Aufgabe 3: Tonomura-Doppelspaltexperiment mit einzelnen Elektronen. a) Rechnerische Beurteilung, ob sich stets nur ein Elektron in der Apparatur befindet. b) Interpretation der Schirmbilder bezüglich Wellen- und Teilcheneigenschaften sowie Selbstinterferenz. c) Erläuterung von Feynmans Aussage zur statistischen Natur…

Aufgabe 1 · LK · Fullerene EN 2025

Experiment von 1999 mit C60-Molekülen: Berechnung der theoretischen de-Broglie-Wellenlänge, Bestimmung der Wellenlänge aus dem Interferenzbild von Abb. 3, prozentuale Abweichung und Diskussion der Geschwindigkeitsverteilung sowie Minima 1. Ordnung.

Aufgabe 2 · LK · Fullerene EN 2025

Aufgabe 2: a) Rechnerische Begründung, dass der mittlere Abstand zweier aufeinanderfolgender C60-Moleküle ca. 10 m beträgt. b) Beschreibung und Begründung der prinzipiellen Veränderung des Detektorbildes bei Vorliegen von Welcher-Weg-Information am Gitter.

Aufgabe 3 · LK · Fullerene EN 2025

Wiederholung des Experiments 2003 mit variierter Ofentemperatur: Erklärung anhand zweier Eigenschaften von Abb. 4, dass eine geringere Temperatur verwendet wurde, und Erklärung der Zerstörung des Interferenzmusters bei sehr hohen Temperaturen durch thermische Photonenemission (Welcher-Weg-Information).

Aufgabe 4 · LK · Fullerene EN 2025

Nehmen Sie begründet Stellung dazu, ob weitere Experimente zur Grundlagenforschung zu Quantenobjekten, wie in Material 4 diskutiert, finanziert werden sollten. Beziehen Sie sich dabei auf mehrere Aussagen aus Material 4.

Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 (d): Photonen als Quant… · GK · Haupttermin 2023

Teilaufgabe 1 (d): Beschreiben Sie die unter Verwendung von Absorbern aufgenommenen Schirmbilder in Abbildung 4 und erläutern Sie, dass sich Licht nicht allein durch ein klassisches Wellenmodell und nicht allein durch ein klassisches Teilchenmodell beschreiben lässt.

Aufgabe HT 1 - Teilaufgabe 1 d): Quantenobjekt Licht · GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Doppelspaltversuch bei stark verringerter Intensität mit Absorbern: Schirmbilder in Abb. 4 beschreiben und erläutern, dass sich Licht weder allein durch ein klassisches Wellen- noch allein durch ein klassisches Teilchenmodell beschreiben lässt.

Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 · LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Teilaufgabe 1: Beschreiben von Experimenten und Beobachtungen zu den Wellen- und Teilcheneigenschaften von Licht (jeweils Experiment und zugehörige Beobachtung/Erklärung).

Aufgabe 2 - Teilaufgabe 2 (d) - De-Broglie-Wellen… · LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Teilaufgabe 2 (d): De-Broglie-Hypothese und Welle-Teilchen-Dualismus erklären, Herleitung von lambda = h/p für Photonen, Berechnung der De-Broglie-Wellenlänge für U_B = 2,30 kV und Erklärung der Möglichkeit von Interferenzerscheinungen an einem Atomgitter mit Gitterabstand d = 10^(-10) m.

Aufgabe 2: Historische Experimente zu Erkenntniss… · LK · Nachtermin 2023

Aufgabe 2 (Teilaufgaben 1-3): Historische Experimente zu Erkenntnissen in der Quantenphysik (De-Broglie-Hypothese, Davisson-Germer-Experiment, Elektronenbeugungsröhre und Jönsson-Doppelspaltversuch).

Aufgabe 3 - Teilaufgabe 4: Quantenphysikalische B… · LK · Nachtermin 2023

Teilaufgabe 4: Quantenphysikalische Betrachtung der Kernfusion von Deuterium und Tritium anhand des Coulomb-Potentialbergs und der Wellenfunktion. a) Verlauf der potentiellen Energie beschreiben und Maximum E_pot,max in eV berechnen. b) Bedeutung des Betragsquadrats der Wellenfunktion erklären, Begründung für…

Aufgabe 1 - Teilaufgabe 3: Interferenz von Materi… · GK · Haupttermin 2022

Teilaufgabe 3: Interferenz von Materiewellen. Herleitung der Elektronengeschwindigkeit v = sqrt(2*e*U_B/m_e) aus dem Energieansatz, Berechnung des Maximumabstands d_1 und Begründung der vergrößerten Darstellung in der Simulation, Erläuterung des Zitats von Richard Feynman zum Welle-Teilchen-Dualismus am Doppelspalt,…

Aufgabe HT 1 - Quantenobjekte · GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2022

Teilaufgabe 3: Interferenz von Materiewellen am Doppelspalt. a) Herleitung der Geschwindigkeitsformel v = sqrt(2*e*U_B/m_e) und rechnerische Begründung, dass das Interferenzmuster vergrößert dargestellt ist. b) Erläuterung der Aussage von Richard Feynman zum Welle-Teilchen-Dualismus. c) Vergleich des Maximumsabstands…

Aufgabe 2 - Quantenobjekte · LK · Haupttermin 2022

Teilaufgabe 1 (Materiewellen): Aussagen des Huygens'schen Prinzips und Beugung an Spaltöffnungen; Berechnung der De-Broglie-Wellenlänge von H2 und Begründung für materiefreie Spalte sowie Sichtbarkeit bei geringen Massen; Herleitung der Einstein'schen Gleichung für Photonen. Teilaufgabe 2 (Interferenzexperiment mit…

Aufgabe 2 - Quantenobjekte · LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2022

Aufgabe 2: Welleneigenschaften von Farbstoffmolekülen. Behandelt Teilaufgabe 1 (Materiewellen: Huygens'sches Prinzip, De-Broglie-Wellenlänge von H2-Molekülen, materiefreie Spalte, Einstein'sche Photonenmasse-Gleichung) und Teilaufgabe 2 (Interferenzexperiment mit Farbstoffmolekülen: Entstehung der Maxima, Herleitung…

Aufgabe 2: Elektronenbeugung · LK · Nachtermin 2022

Aufgabe 2: Elektronenbeugung (Abitur NRW 2022 Physik LK NT). Nachweis von Materiewellen mit Elektronenbeugungsröhre an Graphit sowie Interferenz von Heliumatomen am Doppelspalt.

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