Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 · Abitur NRW Physik LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Thema: Quantenobjekte · Aus der Prüfung LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg (2023)

Aufgabenstellung

Teilaufgabe 3: hh-Bestimmung mit einer Röntgenröhre

Röntgenstrahlung wird mithilfe einer Röntgenröhre erzeugt. Abbildung 2 stellt deren schematischen Aufbau dar.

In Abbildung 3 ist schematisch der Versuchsaufbau zu sehen, mit dem die Röntgenstrahlung durch das Drehkristallverfahren nach Bragg genauer untersucht wird.

Aufgabenstellung:

Aufgabe: Zwei Wege zur Bestimmung des Planck’schen Wirkungsquantums

Das Planck’sche Wirkungsquantum hh zählt zu den bedeutenden Konstanten der Physik. Nachfolgend werden zwei Verfahren betrachtet, mit denen hh ermittelt werden kann.

Teilaufgabe 1: Wellen- und Teilcheneigenschaften von Licht

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts galt Licht nach zahlreichen experimentellen Bestätigungen allgemein als elektromagnetische Welle. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erforderten neue experimentelle Befunde, die physikalische Beschreibung von Licht weiterzuentwickeln.

a)

• Beschreiben Sie knapp einen Versuch, mit dem sich zeigen lässt, dass Licht Welleneigenschaften besitzt.

• Geben Sie eine Beobachtung aus Ihrem Versuch an, die sich mithilfe der Welleneigenschaft von Licht erklären lässt.

b)

• Beschreiben Sie knapp einen Versuch, mit dem sich zeigen lässt, dass Licht Teilcheneigenschaften besitzt.

• Geben Sie eine Beobachtung aus Ihrem Versuch an, die sich mithilfe der Teilcheneigenschaft von Licht erklären lässt.

[4 + 4 Punkte]

Aufgabenstellung: Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 · Abitur NRW Physik LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

a) Beschreiben Sie knapp einen Versuch, mit dem sich zeigen lässt, dass Licht Welleneigenschaften besitzt.

Lösung: Um die Welleneigenschaften des Lichts zu zeigen, bieten sich Interferenzexperimente an. Bestrahlt man beispielsweise einen geeigneten Doppelspalt mit kohärentem Licht, so zeigt sich auf einem dahinterliegenden Schirm ein Interferenzmuster mit Stellen maximaler und minimaler Lichtintensität.

a) Geben Sie eine Beobachtung aus Ihrem Versuch an, die sich mithilfe der Welleneigenschaft von Licht erklären lässt.

Lösung: Die Maxima und Minima lassen sich durch die Überlagerung von Wellen erklären.

b) Beschreiben Sie knapp einen Versuch, mit dem sich zeigen lässt, dass Licht Teilcheneigenschaften besitzt.

Lösung: Um die Teilcheneigenschaften des Lichts zu zeigen, kann man einen Doppelspalt mit geringer Lichtintensität beleuchten. Misst man dann hinter dem Doppelspalt mit einem photonenzählenden Detektor, so registriert man einzelne Lichtpunkte/Photonen. (Alternativ: Fotoelektrischer Effekt / Hallwachs-Versuch).

b) Geben Sie eine Beobachtung aus Ihrem Versuch an, die sich mithilfe der Teilcheneigenschaft von Licht erklären lässt.

Lösung: Diese einzelnen Lichtpunkte bzw. Photonen und das nicht sofortige Auftreten eines Interferenzbildes können durch den Teilchencharakter des Lichts erklärt werden.

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