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
-
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Flashcards
Was ist unregelmässige oder diffuse Reflexion?
Wenn die parallelen Lichtstrahlen auf einer rauen Oberfläche in unterschiedliche Richtungen reflektiert werden. Erst so kann man Gegenstände sehen die nicht selber leuchten.
Was haben alle Sammellinsen gemeinsam?
Die Mitte der Linse ist dicker als der Rand der Linse.
Was gibt die spezifische Wärmekapazität eines Materials an?
Wie viel Wärme man 1kg des Materials zuführen muss, damit es sich um 1K=1°C erwärmt.
Wie schnell nimmt die Helligkeit einer punktförmigen Lichtquelle ab?
Die Helligkeit einer punktförmigen Quelle nimmt quadratisch mit dem Abstand von der Lichtquelle ab.
[m]=
kg
Wie ist die Form von Gasen?
- Sie haben keine bestimmte Form und füllen gleichmässig den zur Verfügung stehenden Raum aus.
- Das Volumen kann mit kleinen Kräften verringert werden
- Gase sind komprimierbar
Wo trifft man isochore Prozesse an?
Bei der Erwärmung eines Gases.
Was wird benötigt um einen Körper der Masse m auf die Geschwindigkeit v zu beschleunigen?
Kinetische Energie (Bewegungsenergie): EKin= ½ *m *v2
Was ist das Symbol für die mittlere Geschwindigkeit der Atome?
v
η (eta)=
Wirkungsgrad
Welches ist die typische Temperatur von Wohnzimmern?
ϑ = 20 °C
Was ist der Einfallswinkel?
Der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der Flächennormalen.
Was haben alle Streulinsen gemeinsam?
Die Mitte der Linse ist dünner als der Rand der Linse.
Von was hängt die spezifische Wärmekapazität ab?
Vom Material und von dessen Aggregatzustand. cWasser ist zum Beispiel anders als cEis.
Was ist ein Schattenraum?
Ein Raum zu welchem ein, im Weg stehender, Gegenstand die Ausbreitung des Lichts verhindert.
Wie lautet die Avogadro-Konstante?
NA= 6.02 *1023 mol-1
Was besagt das Gesetz von Gay-Lussac zu isobaren Prozessen?
Falls der Druck p eines Gases während eines Prozesses konstant ist, so ist das Verhältnis aus Volumen V und Temperatur T konstant: V1/ T1 = V2/ T2
Wie lautet die Gleichung für kinetische Energie Ekin?
Ekin = ½ *m *v2
N=
Teilchenanzahl
Wie gross ist die mittlere Geschwindigkeit von Sauerstoffmolekülen bei Zimmertemperatur?
ca. 500 m/s
Wie ist der Hell-Dunkel-Wechsel bei punktförmigen Schattenräumen?
Abrupt
Temperatur im Zentrum der Sonne
ϑ = ca. 107 °C = ca. 10'000'000 °C
Was ist der Ausfallswinkel?
Der Winkel zwischen dem reflektierten Lichtstrahl und der Flächennormalen.
Wieso hat die Luft in Meeresnähe übers ganze Jahr hinweg eine relativ konstante Temperatur?
Dies liegt an der vergleichsweise grossen spezifischen Wärmekapazität von Wasser, welches wichtige Folgen für das Klima in Meeresnähe hat (auch bei grossen Seen). Das Meer oder der grosse See können im Sommer viel Wärme aufnehmen und die Luft abkühlen, ohne dass die Wassertemperatur ansteigt. Im Winter kann dann viel Wärme vom Wasser abgegeben werden ohne dass die Wassertemperatur stark abnimmt.
Wodurch wird die Verformbarkeit festgelegt?
Durch die Kräfte zwischen den Atomen.
Wo liegen die beiden Brennpunkte einer Sammellinse?
Immer auf der optischen Achse der Linse
Wo trifft man isobare Prozesse an?
Dort wo der Druck eines eingeschlossenen Gases durch den konstanten Luftdruck der Umgebung bestimmt ist.
Wie lautet das Brechungsgesetz?
n1 * sin (α1) = n2 * sin (α2)
Wie gross ist die mittlere Geschwindigkeit von Wassermolekülen bei Zimmertemperatur?
ca. 1350 m/s
Schmelztemperatur von Eis
ϑ = 0 °C
Optische Achse=
Die Gerade, die durch die Linsenmitte geht und dort rechtwinklig auf der Linsenoberfläche steht.
Nennen Sie die zwei spezifischen Wärmekapazitäten bei Gasen:
- Wenn bei Erwärmung des Gases das Gasvolumen V konstant ist, so lautet die Gleichung Q = cV *m * ∆T
- Wenn bei Erwärmung des Gases der Gasdruck p konstant ist, so lautet die Gleichung: Q = cp *m * ∆T
An welcher Eigenschaft sieht man, dass bei Gasen die Kräfte zwischen den Atomen winzig sind?
An der leichten Verformbarkeit von Gasen.
Wie lautet die alternative Formulierung des Gesetzes des idealen Gases?
p *V = (N/NA) *R *T
Was gibt N/NA?
n= Stoffmenge
Was ist eine ausgedehnte Lichtquelle?
Eine reale Lichtquelle mit einer bestimmten Grösse. Vorstellbar als Summe vieler Punktquellen.
Siedetemperatur von Wasser
ϑ = 100 °C
Wie nennt man Räume die halbdunkel sind, da sie von einem Teil der ausgedehnten Lichtquelle beleuchtet werden?
Halbschattenräume mit ihrem Halbschatten an der Wand.
Wieso ist cp grösser als cV?
Weil im Fall von konstantem Gasdruck das Volumen des Gases ändert und ein Teil der Wärme für Expansionsarbeit verwendet wird.
Wird der achsenparallele Lichtstrahl, der durch die Linsenmitte läuft gebrochen?
Nein, gem. Brechungsgesetz weil sein Einfallswinkel = 0° ist.
