Physik ES

Physik Formelsammlung

Physik Formelsammlung


P. L.
Diese Karteikarten behandeln grundlegende und fortgeschrittene Konzepte der Physik auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Strahlenphysik, Optik, Wellenlehre und Elektrizität. Sie decken Themen wie Strahlendosis, Röntgenstrahlen, Zerfallsprozesse, Lichtbrechung, Linsenoptik, elektromagnetische Wellen, Schallwellen und Transformatoren ab. Besonders nützlich für Studierende der Physik, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Verständnis dieser komplexen Themen vertiefen möchten.
Flashcards
50
Students
2
Language
German
Category
Physics
Level
University
Created / Updated
05.01.2015 / 11.03.2026

Flashcards

Elektromagnetische Wellen

Licht ist eine transversale Welle

c = 300 000km/s = 3x10^8 m/s

Röntgenstrahlung/Gamma Strahlung= <1nm

UV <380nm

Sichtbares Licht:380nm Violett; 420nm Blau; 530nm Grün; 570nm Gelb; 615nm Orange;630nm Rot

Infrarot >750nm

Mikrowellen mm-cm

Radiowellen cm - km

Optik

Brechungsindex

Reflexions und Brechungsgesetz

Totalreflexion

Prisma

Brechungsindex\(\lambda_n ={c_n \over f}={\lambda_0 \over n}\)

Reflexions und Brechungsgesetz\({sin\alpha\over sin\beta} = {c_1\over\ c_2} ={{c_0\over n_1}\over {c_0\over n_2}} ={n_2 \over n_1}\)

Totalreflexion findet nur vom optisch dichteren in das optisch dünnere Medium statt. Bei der Totalreflexion wird der Lichtstrahl 90° zum Lot gebrochen sobald der Grenzwinkel erreicht wird, wird der Winkel noch größer findet nur noch Reflexion statt.\(Wasser \space \alpha_c = 48,75°\)

\(n_1 \cdot sin \alpha = n_2 \cdot sin \beta\)

Im optisch dichteren Medium wird der Strahl zum Lot hin gebrochen.

Im Wasser wird das Licht an der Korneavorderfläche weniger stark gebrochen, man kann nicht mehr scharf sehen.

Im Prisma wird blaues Licht(kurze Wellenlänge) stärker gebrochen als rotes Licht(lange Wellenlänge).

Brechkraft (Addition)

Abbildungen von Linsen

Abbildungsgleichung

Vergrößerung 

Brechkraft \(Brechkraft \space D={1\over f} \space bzw.\space Brennweite\space f= {1\over D}\)

Addition: \(D_{ges} = D_1+D_2+D_3\dots+ = {1\over f_1}+{1\over f_2}+{1\over f_3}\dots+\)

Zerstreuungslinse: Brennpunktstrahl wird beim Durchgang durch die Linse zum Parallelstrahl

Konvexe Linse: Liegt ein Gegenstand um eine doppelte Brennweite von der Linse entfernt, resultiert ein gleich großes, reeles und invertiertes Bild auf der anderen Seite der Linse.

 

Konvexe Linse: Liegt ein Gegenstand genau im Brennpunkt einer Linse wird kein Bild erzeugt, es befindet sich im unendlichen und kann mit entspanntem Auge betrachtet werden.

Gegenstandsweite, Bildweite, Vergrößerung für Sammellinsen

g>2f # f

*** g=2f # b = 2f # gleich groß, reel, invertiert ***

2f > g > f # b > 2f # vergrößert, reel, invertiert

*** f = g # b = unendlich # kein Bild (Bild im unendlichen) ***

g b > f # vergrößert, virtuell, aufrecht

\({1\over g}+{1\over b}={1\over f} ; V={B\over G}={b\over g}\)

Akkomodationsbreite

Vergrößerung einer Lupe

Vergrößerung eines Mikroskopes

Numerische Aperatur

Auflösungsvermögen

Akkomodationsbreite\(A = {1\over L_{Nah}}-{1\over L_{Fern}};[A]=dpt\)

Vergrößerung einer Lupe\(V_{Lupe} = {0,25m\over f}\)

Vergrößerung eines Mikroskopes\(V_{Mik} = V_{Ob} \cdot V{Ok} = {0,25m\over f_{ob}} \cdot {t\over f_{Ok}}; t=Tubuslänge \)

numerische Apertur: Öffnungswinkel des Objektivs, je größer, desto höher die Auflösung \(n\cdot sin\alpha\)

Auflösungsvermögen: \(R = {1\over D_{min}} = {A\over \lambda} = {n\cdot sin \alpha\over \lambda} \rightarrow d_{min} = {\lambda \over n\cdot sin\alpha}\)

Photometer

Lambert-Beer-Gesetz

Lambert-Beer-Gesetz \(I(\lambda,d)=I_0(\lambda)\cdot 10 ^{-\varepsilon(\lambda)cd};\varepsilon = molarer\space Extinktionskoeffizient\)

Transmission : \(T={I\over I_0}={10^{-\varepsilon cd}}\)

Absorption : \(A= -log \cdot T=-log \cdot{I\over I_0}=\varepsilon cd\)

Extinktion : \(***E= log \cdot{I_0\over I}=\varepsilon cd ***\)

 

Lichtmenge

Lichtstrom***

Beleuchtungsstärke

Lichtstärke

Lichtmenge (lm s)

Lichtstrom*** Strahlungsleistung \(\Phi\)oder P; [P] lm s/s, lm

Beleuchtungsstärke lux [lux] lm/m²

Lichtstärke cd Abgegebene Lichtmenge in eine bestimmte Richtung währende einer Zeit t

Leuchtdichte cd/m²

 

Radioaktivität

Zerfall

Halbwertszeit

\(\alpha-Zerfall:{}^A_ZX\rightarrow {}^{A-4}_{Z-2}Y+{}^4_2He^{2+}\)

\({}^{226}_{\space\space88}Ra\rightarrow {}^{222}_{\space\space86}Rd+{}^4_2He^{2+}\)

\(\beta^--Zerfall:{}^A_ZX\rightarrow {}^{\space\space\space\space\space A}_{Z+1}Y+\beta^-+\overline{v}\)

\({}^{40}_{19}K\rightarrow {}^{40}_{20}Ca+{}^{\space\space\space0}_{-1}e^-+\overline{v}\)

\(\beta^+-Zerfall:{}^A_ZX\rightarrow {}^{\space\space\space\space\space A}_{Z-1}Y+\beta^++{v}\)

\({}^{30}_{15}P\rightarrow {}^{30}_{14}Si+{}^{0}_{1}e^++\overline{v}\)

\(\gamma-Zerfall:{}^{137}_{55}Cs^* \rightarrow {}^{137}_{56}Ba+{}^{\space\space\space0}_{-1}e^-+\overline{v}+\gamma(0,6MeV)\)

Halbwertszeit:\(t_{1/2};50\%,25\%,12,5\%,6,25\%,3,13\%,1,56\%,0,78\%,0,39\%,0,2\%0,1\%\)

Zerfallskonstante

Halbwertszeit

Biologische Halbwertszeit

Bequerel

PET

Paarvernichtung

Zerfallskonstante\(N(t) = N_0e^{-\lambda\tau};ln({N(t)\over N_0}) = -\lambda\tau; [\lambda]1/s\)

Halbwertszeit:\(t_{1/2}={ln2\over\lambda}=\tau\cdot ln2; \lambda={ln2\over t_{1/2}}={0,693\over t_{1/2}}\)

Biologische Halbwertszeit: \({1\over t_{eff}}={1\over t^p_{1/2}}+{1\over t^b_{1/2}} \rightarrow {t_{eff}}={{ t^p_{1/2}}\cdot{ t^b_{1/2}}\over t^p_{1/2}1+ t^b_{1/2}}\)

1Bq = 1Zerfall/s

Bei der PET zerfällt F18 unter Abgabe von Positronen zu O18, außerdem entstehen durch Paarvernichtung 2 Gamma-Quanten die dann registriert werden können.

Röntgenstrahlen

Grenzwellenlänge

Strahlenwirkung

\(E_{max} = eU = hf_{max} \rightarrow f_{max} = {eU\over h}\)

\(\lambda_{min} = {c\over f_{max}}= {hc\over eU}\)

Zwischen Anode und Kathode einer Röntgenröhre liegt eine Spannung von 0,1MV(Hochspannung)

Beim Abbremsen wird die Bewegungsenergie als Bremsstrahlung frei.

Die charakteristische Röntgenstrahlung hängt vom Targetmaterial ab.

Strahlenwirkung

Absorptionskoeffizient (Lambert-Beer-Gesetz der Optik)

Strahlendosis Gray

Absorptionskoeffizient: \({I(d)\over I_0} = e^{-\mu d};\mu = linearer\space Absorptionskoeffizient\)

\(Halbwertsdicke:d_{1/2}={ln2\over \mu}\)

Strahlendosis: \(Dosis = {\frac{absorbierte\space Energie}{Masse}}=\frac{E}{m};[D]Gray(Gy) = J/kg\)

Dosisleistung : Gy/min Gy/a etc.

Äquivalentdosis: [H]Sievert, 1Sv = 1J/kg, ein Gewichtsfaktor w wird eingeführt um die Wahrscheinlichkeit von Strahlenschäden an Organen auszudrücken.

Äquivalentdosisleistung: Sv/min Sv/a etc.

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