ZZ ISME Physik
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Vorkurs PH: Physik (Sommer 2017) 1.1: Ausbreitung, Strahlenmodell und Schatten 1.2: Was passiert wenn Licht auf einen Körper trifft? 1.3: Abbildungseigenschaften von Sammellinsen 2.1: Worum geht es bei der Energie? 2.9 Was sind die wichtigen Grössen der Wärmelehre? 2.10: Welches Modell eignet sich zur Beschreibung der Materie? 2.11: Was bedeutet die Brown’sche Bewegung? 2.12: Wie lassen sich Gase beschreiben? 2.13 Wie reagiert Materie auf Wärme? Extra: Wichtige Formeln
Wie müssen Gegenstands- und Brennweite bei einer Lupe sein, damit das Licht nach der Lupe paralleles Licht ist?
Gegenstandsweite g muss gleich gross sein wie die Brennweite fLupe.
Wenn abends eine Lampe im Zimmer brennt, so sieht man in der Fensterscheibe oft zwei Spiegelbilder der Lampe. Wieso kommt es zu zwei Spiegelbildern der Lampe?
Da die meisten Scheiben doppelt verglast sind. Dabei machen beide Scheiben je ein Spiegelbild der Lampe.
Licht kann als Informationsträger durch lange Glasfasern geschickt werden.
Was muss für die Richtung der Lichtstrahlen in einem langen zylinderförmigen Glasstab gelten, damit sich das Licht nur innerhalb des Glasstabs ausbreitet?
Der Einfallswinkel muss bei jedem Auftreffen auf die Oberfläche grösser als der kritische Winkel sein, damit alles Licht total reflektiert wird und es zu keinen Lichtverlusten an die Umgebung kommt.
Wie funktioniert eine Lupe?
Die Lupe wird so gehalten, dass der Gegenstand in der Brennebene der Lupenlinse liegt. Das nach der Lupe parallele Licht wird durch das entspannte Auge auf die Netzhaut abgebildet.
Was ist die Spezialität eines Mikroskops?
Es kann mit zwei Sammellinsen ein wesentlich stärker vergrössertes Bild auf der Netzhaut erzeugen.
Wie nennt man die erste und wie die zweite Linse beim Mikroskop?
Erste Linse: Objektiv
Zweite Linse: Okular
Wie funktioniert ein Mikroskop?
Das Objektiv macht vom Objekt ein reelles, vergrössertes Zwischenbild. Das Okular wird dann als Lupe verwendet um das Zwischenbild nochmals zu vergrössern.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch die Mitte der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen gehen ungebrochen durch eine dünne Sammellinse.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die durch den gegenstandsseitigen Brennpunkt der Linse gehen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse parallel zur optischen Achse sind.
Das Bild, das eine dünne Sammellinse von einem Gegenstand erzeugt, kann mithilfe von speziellen Lichtstrahlen konstruiert werden. Wie verlaufen Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse der Linse einfallen?
Solche Lichtstrahlen werden von einer dünnen Linse so gebrochen, dass sie nach der Linse durch den Brennpunkt gehen.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein vergrössertes reelles Bild entsteht?
Zwischen einfacher und doppelter Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein virtuelles Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein reelles Bild entsteht, das gleich gross wie der Gegenstand ist?
Bei der doppelten Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein verkleinertes Bild entsteht?
Ausserhalb der doppelten Brennweite.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein auf dem Kopf stehendes Bild entsteht?
Ausserhalb der Brennweite der Sammellinse.
Mithilfe einer Sammellinse kann ein scharfes Bild erzeugt werden. Wo muss ein Gegenstand platziert werden, damit ein aufrechtes Bild entsteht?
Innerhalb der Brennweite der Sammellinse.
Ein Gegenstand bewegt sich auf eine Linse zu. Er ist anfänglich weit von der Linse entfernt und nähert sich, bis sein Abstand von der Linse gleich deren Brennweite ist. Wie bewegt sich dabei das Bild des Gegenstands?
Für die Brennweite gilt 1/b = 1/f - 1/g
Wenn die Gengenstandsweite kleiner wird, so wird 1/g grösser. Damit wird 1/b kleiner, also b grösser. Das Bild wandert von der Linse weg und wird grösser.
Wieso braucht ein weitsichtiger Mensch zum Lesen eine Brille?
Bei Weitsichtigkeit liegt das Bild von nahen Gegenständen hinter der Netzhaut. Nahe Gegenstände werden also nicht scharf auf der Netzhaut abgebildet.
Durch eine Sammellinse (Brille) werden deren Lichtstrahlen zur optischen Achse hingeschoben, sodass sie sich trotzdem auf der Netzhaut kreuzen und ein scharfes Bild entsteht. Dies entspricht einer Verringerung der Brennweite des Auges.
Ein weitsichtiger Mensch will in einer Figur ganz kleine Details erkenn und benutzt dazu eine Lupe.
Welche der folgenden Antworten trifft zu?
Vergleiche die Distanzeinstellung beim menschlichen Auge mit derjenigen vom Fotoapparat:
Um auf eine beliebige Distanz zu fokussieren, wird beim menschlichen Auge die Brennweite der Linse verändert. Die Bildweite ist durch den Abstand zwischen Linse und Netzhaut fix vorgegeben.
Beim Fotoapparat hingegen ist die Brennweite der Linse unveränderlich. Damit Gegenstände mit beliebiger Gegenstandsweite scharf abgebildet werden können, wird die Bildweite (Abstand zwischen Linse und Film) variiert.
Nennen Sie die vier Eigenschaften des idealen Gases:
- Gasteilchen sehr klein
- Zusammenstösse zweier Gasteilchen oder Gasteilchen und Behälterwand sind elastisch
- Auf die Gasteilchen wirken keine Kräfte
- Bewegung der Gasteilchen ist völlig ungeordnet.
Was bedeutet Reflexion in Bezug auf Licht?
Licht kann vom Hindernis zurückgeworfen werden.
Wie entsteht ein Bild auf dem „Bildschirm“ der Lochkamera?
Vom Gegenstandspunkt P aus gehen Lichtstrahlen in alle Richtungen. Jeder Lichtstrahl der durch das Loch auf den Bildschirm gelangt, macht einen Bildfleck (ein unscharfes Bild eines Punktes). Deshalb ist das Bild der Lochkamera unscharf.
Was gibt R/NA?
k = Boltzmann-konstante = 1.38 *10-23
Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen Wärme Q und der bewirkten Temperaturänderung ∆T anhand einer linearen Gleichung:
Q = c *m * ∆T
Was beschreibt die Temperatur?
Wie warm ein Körper ist.
Wie breitet sich Licht aus?
Entlang einer geraden Linie, bis es auf ein Hindernis trifft.
Wie lassen sich Festkörper in Form und Volumen verändern?
Form: durch genügend grosse Kräfte.
Volumen: Kaum veränderbar, ausser es bestehen grosse Hohlräume im Festkörper (z.B. Brot).
Aus was besteht Materie?
Aus Atomen (Molekülen)
Anhand welches Werkzeuges kann man beispielsweise erkennen, dass fliessendes Wasser Energie hat?
Anhand eines Wasserrades welches durch das Fliessen des Wassers rotiert.
Wie gross ist die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum?
CVakuum= 3.0 *108 m/s oder 300‘000 km/s
Was bedeutet Absorption in Bezug auf Licht?
Licht kann von einem Körper verschluckt werden.
[V]=
m3
Wie lautet die Gleichung zum Gesetz des idealen Gases?
p *V = n *R *T
=> Druck *Volumen = Stoffmenge *universelle Gaskonstante *Temperatur
Nennen Sie drei Abbildungseigenschaften der Lochkamera:
- Das Bild ist um 180° gedreht.
- Je weiter der Bildschirm vom Loch entfernt ist, umso grösser ist das Bild.
- Je weiter der Gegenstand vom Loch entfernt ist, umso kleiner ist das Bild.
Was ist die Brown’sche Bewegung?
Die ständige Bewegung von in Flüssigkeit schwebenden Teilchen.
Worin unterscheiden sich Festkörper, Flüssigkeiten und Gase?
In ihrer Verformbarkeit und Komprimierbarkeit.
Was beschreibt die innere Energie?
Die Energie, die in einem Körper (infolge seiner Temperatur) drin steckt.
Wozu brauchen Menschen Energie?
Um Arbeit verrichten zu können.
Wofür steht Q?
Wärme
-
- 1 / 360
-
Lernkarten
Wie lautet die Gleichung zum Druck?
p = F /A -> p= N/m2
pressure = force /area
Was ist der Unterschied zwischen Halb- und Kernschatten?
Der Halbschattenraum wird noch von einem Teil der Lichtquelle beleuchtet. Der Kernschattenraum erhält gar kein Licht mehr.
Was bedeutet es wenn der Lichtstrahl zur Flächennormalen hingebrochen wird?
Der Ausfallwinkel α2 ist kleiner als der Einfallswinkel α1. Dies ist immer der Fall, wenn n1 < als n2.
Wieso werden Mittelpunktstrahlen nicht abgelenkt?
Weil in der Linsenmitte Eintritts- und Austrittsfläche fast parallel zueinander sind.
Wie berechnet man die Volumenänderung?
V2-V1
Was bestimmt die Komprimierbarkeit von Körpern?
Die Abstände zwischen den Atomen.
Wie ist die Bewegung der Atome in Flüssigkeiten?
Atome in Flüssigkeiten bewegen sich an Ort hin und her, bis sie durch einen heftigen Stoss von einem benachbarten Atom weggestossen werden= langsamen Diffusion der Atome.
Tv von Wasser in K:
373 K
[H]=
Spezifischer Heizwert: J/Kg
Um wieviel nimmt der Druck unter Druck unter Wasser zu?
um 1 bar pro 10 Meter.
Sie stehen im Kernschatten und schauen in Richtung Lampe. Was sehen Sie von ihr?
Nichts.
Was bedeutet die Aussage der Lichtstrahl wird von der Senkrechten weggebrochen?
Der Ausfallswinkel α2 ist grösser als der Einfallswinkel α1. Dies ist immer der Fall, wenn n1 > als n2 ist.
Was sind Mittelpunktstrahlen?
Strahlen die durch die Linsenmitte gehen
Wie berechnet man die Längenänderung?
l2 –l1
Wie ist die Bewegung der Atome in Gasen?
Atome in Gasen bewegen sich geradlinig, bis sie mit einem anderen Atom oder der Gefässwand zusammenstossen= schnellen Diffusion der Atome.
Welches sind Kondensations- und Gefriertemperaturen von Wasser?
gleich wie Tf und Tv:
- Kondensationstemperatur= 373 K
- Gefriertemperatur= 273 K
Wie gross ist der Durchmesser eines Atoms?
dAtom= 1 *10-10 m
T=
Temperatur
Wie gross ist der Luftdruck an der Wasseroberfläche?
1 bar.
Sie stehen im Halbschatten und schauen in Richtung Lampe. Was sehen Sie von ihr?
Einen Teil der Lampe.
Mit welcher Gleichung berechnet man den kritischen Winkel?
α1 = arcsin (n2/n1) / α2 = arcsin (n1/n2)
Wie durchlaufen Mittelpunktstrahlen dünne Sammellinsen?
Geradlinig.
Wie berechnet man die relative Volumenänderung?
relative Volumenänderung= ∆V/V
Man riecht schnell, wenn eine Gasleitung ein Leck hat. Wie lässt sich dies mit der Bewegung der Atome (Moleküle) erklären?
Atome in Gasen bewegen sich frei, bis sie mit einem anderen Atom oder einer Gefässwand zusammenstossen. Dies führt dazu, dass sich die Atome des aus der Gasleitung austretenden Gases schnell auf den ganzen Raum verteilen und man sie deshalb auch schnell in der Nase hat (schnelle Diffusion der Atome).
Welchen Einfluss hat eine Temperaturveränderung auf einen Körper und seine Atome?
- Veränderung der mittleren Geschwindigkeit der Atome des Körpers
- Volumenänderung des Körpers -> Einfluss auf Abstände zwischen den Atomen
= Änderung der kinetischen und potenziellen Energie der Atome.
A=
Fläche
In welcher Situation gibt es nur einen Kernschatten?
Wenn die Lichtquelle punktförmig ist, sieht man entweder alles oder nichts von ihr.
Was passiert mit im Wasser laufenden Licht, welches im kritischen Winkel an die Oberfläche gelangt?
Es wird nach der Brechung entlang der Wasser-Luft-Grenzfläche laufen.
Welche 2 Aussagen lassen sich bei Vereinfachung auf die Hauptebene der Linse machen?
- Der Parallelstrahl wird in der Hauptebene zum Brennpunktstrahl
- der Mittelpunktstahl geht nach der Hauptebene unverändert weiter
Wie berechnet man die relative Längenänderung?
relative Längenänderung= ∆l/l
Beschreiben Sie die Bewegung der Atome in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen kurz:
In Festkörpern zittern die Atome an Ort, in Flüssigkeiten zittern sie an Ort, bis sie weggeschubst werden, in Gasen bewegen sich die Atome geradlinig bis zur nächsten Kollision.
Was passiert bei einer Änderung des Aggregatszustands mit einem Körper und seinen Atomen?
- Sprunghafte Veränderung der Abstände zwischen den Atomen.
-> starke Veränderung der potenziellen Energie der Atome.
-> kinetische Energie bleibt konstant, da die Temperatur des Körpers bei der Aggregatzustandsänderung gleich bleibt.
Wie berechnet man die Teilchenanzahl N=
N= n *NA = n *6.02 *1023
Steht ein Gegenstand im Lichtkegel einer Lichtquelle, so wirft er einen Schatten. Wie unterscheidet sich der Schatten, den eine punktförmige Lichtquelle wirft, von dem einer ausgedehnten Lichtquelle?
Eine ausgedehnte Lichtquelle erzeugt einen Halbschatten und einen Kernschatten. Eine punktförmige Lichtquelle nur einen Kernschatten.
Was passiert wenn der Einfallswinkel von im Wasser laufenden Lichts grösser ist als der kritische Winkel?
Der Lichtstrahl wird reflektiert und kann das Wasser nicht mehr verlassen. Man nennt dies Totalreflexion.
Was ist die Bildebene?
Die Ebene, in der das Bild des Gegenstands entsteht.
Berechnung relative Volumenänderung in Prozent:
(∆V/V)*100= Relative Volumenänderung in Prozent
Was passiert mikroskopisch, wenn die Temperatur eines Körpers zunimmt?
Der Abstand zwischen den Atomen und die Geschwindigkeit der Atome werden grösser. Somit nehmen die potenzielle und die kinetische Energie zu.
γ=
Volumenausdehnungskoeffizient
In welcher gegenseitigen Stellung müssen sich Sonne, Mond und Erde befinden, damit es zu einer Sonnenfinsternis kommt?
Sonne, Mond und Erde müssen sich in dieser Reihenfolge auf einer Geraden befinden.
