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
-
Cartes-fiches
n=
Stoffmenge
Aufgrund welches allgemeinen Umstandes funktioniert ein Thermometer?
- Nimmt die Temperatur eines Körpers zu, so dehnt sich der Körper aus
- Nimmt die Temperatur eines Körpers ab, so zieht sich der Körper zusammen
-> Nimmt die Temperatur des Quecksilbers im Glasröhrchens zu, so expandiert das Quecksilber. Dies macht sich in der Höhe der Quecksilbersäule bemerkbar.
Wie sind die spezifischen Wärmekapazitäten von Luft?
cp = 1000 J/(kg *K)
cV = 720 J/(kg *K)
Brennweite f=
Abstand zwischen Linsenmitte und Brennpunkt
Wie lautet das ideale Gasgesetz mit der Boltzmannkonstante?
p *V= N*k*T weil k= R/NA
Aus was besteht der Schattenraum bei einer ausgedehnten Lichtquelle?
Aus dem Halbschattenraum und dem Kernschattenraum.
Was ist die Brechzahl von Luft?
n= 1.0003
NA=
Avogadro-Konstante= 6.02*1023/mol
Warum gibt es eine tiefste Temperatur von -273 °C?
Weil wenn ein Körper abkühlt, die ungeordnete Bewegung der Atome immer langsamer wird. -273 °C entspricht dem Zustand, bei dem die Atome der Moleküle des Körpers in Ruhe sind.
Wie lautet der Fachbegriff dafür wenn sich ein Körper durch Temperaturerhöhung ausdehnt?
Thermische Expansion
Wie sind die spezifischen Wärmekapazitäten von Wasserdampf?
cp = 1860 J/(kg *K)
cV = 1400 J/(kg *K)
Wie kann man sich Atome vorstellen?
Als winzig kleine Kügelchen die sich bei kleinem Abstand gegenseitig anziehen.
Wie lautet die Gleichung zum Gesetz von Avogadro?
N= (p*V)/(k*T)
Als was wird ein Halbschatten wahrgenommen?
Als unscharfer Schatten.
Was ist die Brechzahl von Wasser?
n= 1.33
An welcher Eigenschaft sieht man, dass bei Festkörpern die Kräfte zwischen den Atomen gross sind?
An der schlechten Verformbarkeit sieht man, dass die Kräfte gross sind.
Wodurch unterscheidet sich ein heisser Stein von einem kalten?
Im heissen Stein ist die mittlere Geschwindigkeit der Atome (Moleküle) grösser als im kalten.
Wie lautet der Fachbegriff dafür wenn sich ein Körper durch Temperaturreduktion zusammenzieht?
Thermische Kontraktion
v=
Geschwindigkeit des Körpers
Was bedeutet paralleles Licht?
Das Lichtstrahlen, die von einer punktförmigen Lichtquelle auf einen vergleichsweise kleinen Gegenstand fallen, fast parallel sind.
Wofür steht Tf?
Für die Schmelztemperatur. (f für fluid)
Was ist die Brechzahl von Diamant?
n= 2.4
Was sind Parallelstrahlen?
Lichtstrahlen, die parallel zur optischen Achse sind.
Wie lautet die Gleichung zum Druck?
p = F /A -> p= N/m2
pressure = force /area
Was gilt für die Abstände und Kräfte zwischen den Atomen von festen, flüssigen und gasförmigen Körpern?
Festkörper: minimale Abstände und grosse Kräfte.
Flüssigkeiten: fast minimale Abstände und kleine Kräfte.
Gase: grosse Abstände und winzige Kräfte.
p=
Druck
Wofür steht Tv?
Für die Verdampfungstemperatur. (v für vapour)
Was bestimmt die Brechzahl neben der Brechung noch?
Den Wert der Lichtgeschwindigkeit in diesem Material: c= cVakuum /n
Wo entsteht jeweils der Bildpunkt P‘ eines Gegenstandspunkts P bei dünnen Linsen?
Dort wo sich der Brennpunktstrahl und der Mittelpunktstrahl kreuzen.
Erklären Sie den Unterschied zwischen Verdunsten und Verdampfen:
- Verdampfen: Beim Verdampfen verschwindet eine Flüssigkeit relativ schnell, da genügend kinetische Energie haben um die Anziehungskraft der Anderen Moleküle zu überwinden.
- Verdunsten: Bei Temperaturen unter dem Siedepunkt verdunsten nur die schnellsten Atome der Flüssigkeit da diese genügend kinetische Energie haben, um die Anziehungskraft der anderen Moleküle zu überwinden.
Formel der kinetischen Energie:
Ek = ½ *Masse (m) *Geschwindigkeit2 (v) ½ *m *v2
Je höher die Quecksilbersäule, umso…
…höher ist die Temperatur des Körpers.
Wie bewegen sich die Atome in Festkörpern?
Atome in Festkörpern bewegen sich an Ort hin und her und stossen dabei an die benachbarten Atome= Vibration der Atome.
Wie vielen Teilchen entspricht ein Mol (n)?
N= n *NA
Wo und wie entsteht der Brennpunktstrahl?
In der Sammellinse entsteht aus Parallelstrahlen durch die Brechung der Brennpunktstrahl.
Was ist die Brechzahl von einem normalen Fensterglas?
n= 1.5 (bis 1.9)
Was ist im Zusammenhang mit Schatten eine wichtige Eigenschaft von parallelem Licht?
Paralleles Licht macht keine Halbschattenräume und kein Halbschatten.
[α]=
1/K
Wie lautet die Gleichung zum Druck?
p = F /A -> p= N/m2
pressure = force /area
Wie könnte man ein Thermometer eichen?
Man steckt es in ein Glas Eiswasser und markiert den Quecksilberstand mit 0 °C. Dann steckt man das Thermometer in kochendes Wasser und markiert den Quecksilberstand mit 100 °C. Die Strecke dazwischen unterteilt man in 100 gleiche Teile.
