11 Lichttheorie

historische Entwicklung, Quanten, Welle-Teilchen-Dualismus, Materienwellenlänge, Entstehung von Licht, Absorbtions- und Emissionsspektren, LASER

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Paul Dörler Teacher

Kartei Details

Karten	48
Lernende	35
Sprache	Deutsch
Kategorie	Physik
Stufe	Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert	12.11.2013 / 02.12.2023
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Der erste Laser - ein Rubinlaser - wurde im Jahr 1960 fertiggestellt. Wer war der Erfinder?

Max Planck

Theodore Maiman

Ferdinand Braun

Albert Einstein

Max Planck

Theodore Maiman

Ferdinand Braun

Albert Einstein

Was sind zwei Eigenschaften der elektromagnetischen Welle?

Benötigt ein Trägermedium.

Benötigt kein Trägermedium.

Ist umso schneller, je dichter das Medium.

Ist umso langsamer, je dichter das Medium.

Benötigt ein Trägermedium.

Benötigt kein Trägermedium.

Ist umso schneller, je dichter das Medium.

Ist umso langsamer, je dichter das Medium.

Welche zugeführte Energie wird beim Absorbtionsspektrum benötigt, um schlussendlich das Elektron in den angeregten Zustand zu heben?

thermische Strahlung

Was sind Photonen?

Masselose Lichtteilchen werden Photonen genannt. Ein Photon ist das Quant des elektromagnetischen Feldes. Bemerkung: Quant = Elementarteilchen

Welche Energieeinheit verwendet man meistens für Quanten?

Da Energiequanten sehr klein sind, verglichen mit Energiebeträgen im Alltag, verwendet man eine kleinere Energieeinheit, das Elektronenvolt (eV).

Bemerkung: 1eV=1,6·10^-19J

Welche der Physiker behaupteten, dass Licht eine Welle sei?

Isaac Newton

Christian Huygens

James Clerk Maxwell

Max Planck

Isaac Newton

Christian Huygens

James Clerk Maxwell

Max Planck

Haben Photonen eine Ruhemasse?

Photonen haben keine Ruhemasse. Wenn sie sich nicht bewegen gibt es sie nicht.

Welche Laserarten gibt es und wodurch unterscheiden sich diese?

Heute wird grob zwischen 3 Laserarten unterschieden, die den "Markt beherrschen".

Diese sind Festkörperlaser, Gaslaser und Halbleiterlaser.

Sie unterscheiden sich durch das verwendete laseraktive Medium.

Wo und wie werden Laser angewendet?

Optische Laufwerke:

CD-ROM-Laufwerke besitzen wie andere optische Laufwerke Laserdioden zur Abtastung. Dabei werden bei CDs 780 nm (infrarot), bei DVDs 650 nm (rot) und bei Blu Ray discs 405 nm (violett) Wellenlänge verwendet.

Laserskalpell:

ist ein Skalpell, das Gewebe durch Verdampfung mit der Energie eines Laserstrahls schneidet. Als Lichtquellen dienen Festkörperlaser und CO₂-Laser.Ein großer Vorteil ist, dass Blutgefäße direkt verschlossen werden und Wunden somit nicht bluten.

Laserpointer:

Bei den grünen Modellen wird üblicherweise ein frequenzverdoppelter DPSS-Laser (mit Strahlung von Diodenlasern gepumpter Festkörperlaser, Bild) (532 nm) eingesetzt. Seit 2012 sind auch direkte grüne Laserdioden basierend auf dem Halbleiter Indiumgalliumnitrid (InGaN) verfügbar. Die orangen Modelle verwenden eine Mischung aus zwei Laserquellen. Blaue Modelle verwenden Laserdioden oder DPSS.

Was versteht man unter dem Begriff ´Absorbtion´?

Absorbtion ist die aufnahme von Lichtenergie, wodurch die Elektronen in einem Atom in einen angeregten Zustand gehoben werden.

Welche Formel, bei der die Wellenlänge berücksichtigt wird, wird benötigt um den Impuls eines Photons zu berechnen?

\(p = {h \over λ}\)

h...Plancksches Wirkungsquantum

λ...Wellenlänge

Wie lautet die Formel der de Broglie Materienwellenlänge?

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\(\lambda_M = {h\over p}={h \over m \cdot v}\)

Bem.: h = 6,626·10^-34Js ... das Plancksche Wirkungsquantum

Welcher berühmte Physiker stellte folgende Theorie auf "Licht besteht aus Teilchen"?

Christian Huygens

James Clerk Maxwell

Isaac Newton

Max Planck

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Christian Huygens

James Clerk Maxwell

Isaac Newton

Max Planck

Wie lautet die Formel für die Berechnung der Energie von einem Quant?

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\(E_{1Quant}=h \cdot f\)

h = 6,626 · 10^-34Js ... das Plancksche Wirkungsquantum

In welchem Wellenlängenbereich liegt sichtbares Licht ?

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400 nm - 800 nm

Wofür steht die Abkürzung "Laser"?

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Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Wie lautet die quantenmechanische Erklärung des äußeren Photoeffekt ?

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Ein Elektron wir durch genau ein Photon herausgelöst, wenn die Energie des Photons ausreicht. (Überschüssige Energie wird zur Beschleunigung des Elektron verwendet.)

Welches Medium musste Christiaan Huygens einführen, damit seine Theorie "Licht ist eine mechanische Welle" stimmte?

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Es wurde ein Lichtäther eingeführt.

unendlich dicht
Wir merken nichts vom Äther

Was ist der Vorteil von der Theorie ("Licht ist eine elektromagnetische Welle") von James Clerk Maxwell gegenüber der Theorie von Christiaan Huygens ("Licht ist eine mechanische Welle")?

Es muss ein Lichtäther eingeführt werden.

Man benötigt von nun an ein Trägermedium.

Man benötigt von nun an kein Trägermedium mehr.

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Es muss ein Lichtäther eingeführt werden.

Man benötigt von nun an ein Trägermedium.

Man benötigt von nun an kein Trägermedium mehr.

Was konnte James Clerk Maxwell mit seiner Theorie ("Licht ist eine elektromagnetische Welle") nicht erklären ?

Er konnte den äußeren Photoeffekt nicht beschreiben.

Er konnte die Beugung nicht beschreiben.

Er brauchte ein Lichtäther um das Geschehen zu beschreiben.

Er wusste nicht wie er den inneren Photoeffekt beschreiben sollte.

Tastatur-Befehle:

= drehen,

= vor-/rückwärts,

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Er konnte den äußeren Photoeffekt nicht beschreiben.

Er konnte die Beugung nicht beschreiben.

Er brauchte ein Lichtäther um das Geschehen zu beschreiben.

Er wusste nicht wie er den inneren Photoeffekt beschreiben sollte.

Was ist spontane Emission ?

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Ohne äußere Einwirkung fällt das angeregte Elektron nach kurzer Zeit zurück in den Grundzustand und emittiert dabei die absorbierte Wellenlänge (Farblinie) in eine beliebige Himmelsrichtung.

Was ist stimulierte Emission ?

Trifft während der Anregungszeit ein weiteres Photon auf das Atom, so fällt das angeregte Elektron unter Aussendung des absorbierten Photons in den Grundzustand zurück. Beide Photonen verlassen das Atom gleichphasig.

Welches Problem hatte Isaac Newton mit seiner Lichttheorie?

Er konnte die Brechung nicht erklären.

Er konnte die Beugung nicht erklären.

Er musste einen Äther einführen.

Er konnte die Brechung nicht erklären.

Er konnte die Beugung nicht erklären.

Er musste einen Äther einführen.

Wie groß muss der Abstand zwischen den Spiegeln eines Lasers sein, damit sich der entstehende Laserstrahl nicht von selbst ausslöscht (= destruktive Interferenz) ?

Damit sich der Laserstrahl von selbst verstärkt (= konstruktive Interferenz) muss der Abstand zwischen den Spiegeln ein ganzzahlig Vielfaches von Lambda sein.

Bem.: k = 1, 2, 3, 4 ...

Wie ensteht Bremsstrahlung ?

Dabei wird ein stark beschleunigtes Elektron auf eine Bleiplatte "geschossen" und bremst unter Aussendung von Röntgenstrahlung ab.(=> Bremsstrahlung = Röntgenstrahlung)

Welche Lichttheorie stellte Max Planck auf?

Er stellte die Theorie der Quantisierung des Lichtes (eigentlich der Energie) auf.

Seine Theorie beinhaltet, dass Quanten ="Energiepakete" nicht teilbar sind.

E_Quant=h·f h=6,626·10^-34Js

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