Aufgaben zu den Grundlagen der Quantentheorie: Unterschied zwischen den Versionen
(→Ionisierungsenergien) |
|||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
| − | + | ====Energie von Photonen==== | |
| − | ===Energie von Photonen=== | + | |
Berechnen Sie die Energie eines Teilchens von UV-Licht, blauem und rotem Licht. Außerdem von Handy- und Radiowellen. Geben Sie das Ergebnis in Joule und eV an. | Berechnen Sie die Energie eines Teilchens von UV-Licht, blauem und rotem Licht. Außerdem von Handy- und Radiowellen. Geben Sie das Ergebnis in Joule und eV an. | ||
| − | ===Ionisierungsenergie von Ammoniak=== | + | ====Ionisierungsenergie von Ammoniak==== |
Ammoniak (<math>NH_3</math>) ist eine für den Stoffwechsel wichtige Stickstoffverbindung (S. [http://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak#Biologische_Bedeutung wikipedia]). Sie hat eine Ionisierungsenergie von 10,16 eV. | Ammoniak (<math>NH_3</math>) ist eine für den Stoffwechsel wichtige Stickstoffverbindung (S. [http://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak#Biologische_Bedeutung wikipedia]). Sie hat eine Ionisierungsenergie von 10,16 eV. | ||
*Ab welcher Wellenlänge kann eine elektromagnetische Welle Ammoniak ionisieren? | *Ab welcher Wellenlänge kann eine elektromagnetische Welle Ammoniak ionisieren? | ||
| + | :Welche "Sorte" von em-Welle ist das? | ||
| + | |||
| + | ====Sonnenbrand==== | ||
| + | Warum ist es aus Sicht der Wellentheorie des Lichtes nicht zu verstehen, dass man von sichtbarem Licht keinen Sonnenbrand bekommen kann? | ||
| + | |||
| + | Wie ist dies aber mit der Teilchentheorie zu erklären? | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ====Photoeffekt: Geschwindigkeit eines Elektrons==== | ||
| + | Eine Zinkplatte wird mit Licht der Wellenlänge 200nm bestrahlt. Die Ionisierungsenergie von Zink beträgt 4,34eV. Welche maximale Geschwindigkeit kann ein ausgelöstes Elektron haben? | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ====Röntgenröhre==== | ||
| + | [[Datei:Roentgen-Roehre.png|thumb|left]] | ||
| + | [[Datei:Bremsstrahlung Rh 60kV.jpg|thumb|right|Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Anodenmaterial: Rhodium]] | ||
| + | Eine Röntgenröhre ist ein technisches Bauteil, das als Quelle von kurzwelligen em-Wellen dient. | ||
| + | |||
| + | Dabei werden Elektronen in einem elektrischen Feld von Spannungen von einigen kV beschleunigt und treffen dann auf eine Metallplatte. Die energiereichen Elektronen bewirken auf verschiedene Arten die Entstehung von em-Wellen/Photonen. | ||
| + | |||
| + | Bei der Entstehung der sogenannten ''Bremsstrahlung'' wird eine em-Welle/Photonen ausgesendet durch das Abbremsen der Elektronen im Metall. Bei der ''charakteristischen Strahlung'' werden durch die energiereichen Elektronen innere Hüllenelektronen des Anodenmaterials herausgelöst. Diese Lücken werden von freien Elektronen oder äußeren Hüllenelektronen gefüllt, wobei sie Energie verlieren und die Energie an ein Photon/em-Welle abgeben. | ||
| + | |||
| + | *Erklären Sie, warum die Bremsstrahlung eine minimale Wellenlänge besitzt. Welche Beschleunigungsspannung lag an der Röntgenröhre an, als das nebenstehende Spektrum aufgenommen wurde? | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | ====Bestimmung von h mit der Gegenfeldmethode==== | ||
| + | Den Versuchsaufbau kann man sich hier noch einmal anschauen. | ||
| + | Folgende Messwerte sind das Ergebnis der Messung: | ||
Version vom 29. Januar 2013, 17:28 Uhr
Inhaltsverzeichnis
Energie von Photonen
Berechnen Sie die Energie eines Teilchens von UV-Licht, blauem und rotem Licht. Außerdem von Handy- und Radiowellen. Geben Sie das Ergebnis in Joule und eV an.
Ionisierungsenergie von Ammoniak
Ammoniak ([math]NH_3[/math]) ist eine für den Stoffwechsel wichtige Stickstoffverbindung (S. wikipedia). Sie hat eine Ionisierungsenergie von 10,16 eV.
- Ab welcher Wellenlänge kann eine elektromagnetische Welle Ammoniak ionisieren?
- Welche "Sorte" von em-Welle ist das?
Sonnenbrand
Warum ist es aus Sicht der Wellentheorie des Lichtes nicht zu verstehen, dass man von sichtbarem Licht keinen Sonnenbrand bekommen kann?
Wie ist dies aber mit der Teilchentheorie zu erklären?
Photoeffekt: Geschwindigkeit eines Elektrons
Eine Zinkplatte wird mit Licht der Wellenlänge 200nm bestrahlt. Die Ionisierungsenergie von Zink beträgt 4,34eV. Welche maximale Geschwindigkeit kann ein ausgelöstes Elektron haben?
Röntgenröhre
Eine Röntgenröhre ist ein technisches Bauteil, das als Quelle von kurzwelligen em-Wellen dient.
Dabei werden Elektronen in einem elektrischen Feld von Spannungen von einigen kV beschleunigt und treffen dann auf eine Metallplatte. Die energiereichen Elektronen bewirken auf verschiedene Arten die Entstehung von em-Wellen/Photonen.
Bei der Entstehung der sogenannten Bremsstrahlung wird eine em-Welle/Photonen ausgesendet durch das Abbremsen der Elektronen im Metall. Bei der charakteristischen Strahlung werden durch die energiereichen Elektronen innere Hüllenelektronen des Anodenmaterials herausgelöst. Diese Lücken werden von freien Elektronen oder äußeren Hüllenelektronen gefüllt, wobei sie Energie verlieren und die Energie an ein Photon/em-Welle abgeben.
- Erklären Sie, warum die Bremsstrahlung eine minimale Wellenlänge besitzt. Welche Beschleunigungsspannung lag an der Röntgenröhre an, als das nebenstehende Spektrum aufgenommen wurde?
Bestimmung von h mit der Gegenfeldmethode
Den Versuchsaufbau kann man sich hier noch einmal anschauen. Folgende Messwerte sind das Ergebnis der Messung:
