Teil A– Fragen zu allen Bereichen
1
Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern
1.1
Die Abbildung zeigt einen geladenen Plattenkondensator. Im elektrischen Feld dieses Kondensators wird ein negativ geladenes Teilchen an der unteren Platte freigegeben.
1.1.1
Skizziere in die Abbildung ein Feldlinienbild für den homogenen Bereich des elektrischen Feldes des Plattenkondensators.
Erreichbare BE-Anzahl: 01
1.1.2
Beschreibe die Bewegung des geladenen Teilchens in Bezug auf Bahnform und Geschwindigkeit. Die Gewichtskraft des Teilchens wird vernachlässigt.
Erreichbare BE-Anzahl: 02
1.2
Ein geladener Kondensator befindet sich vollständig in einem homogenen Magnetfeld. Die Feldlinien der magnetischen Flussdichte sind senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen gerichtet. In der Mitte der positiven Platte befindet sich eine Öffnung, die von den Elektronen senkrecht zu den Feldlinien durchlaufen wird. Nach dem Verlassen des Plattenkondensators bewegt sich jedes einzelne Elektron ausschließlich im Magnetfeld. Die Abbildung zeigt das Prinzip der Anordnung.
1.2.1
Begründe, dass die Elektronen eine gleichförmige Kreisbewegung ausführen.
Erreichbare BE-Anzahl: 03
1.2.2
Trage in die Abbildung für zwei verschiedene Orte der Kreisbahn jeweils die Vektorpfeile der Bahngeschwindigkeit und der Lorentzkraft ein.
Erreichbare BE-Anzahl: 02
2
Welleneigenschaften des Lichtes
2.1
Das Licht einer Glühlampe wird optisch untersucht. Die verwendete Experimentieranordnung enthält neben anderen Geräten und Hilfsmitteln ein optisches Gitter und einen Abbildungsschirm.
Auf dem Schirm ist ein Interferenzbild mit den Maxima 0. und 1. Ordnung sichtbar. Die zwei Bereiche des Maximums 1. Ordnung bestehen jeweils aus einem kontinuierlichen Farbband, dessen Ränder rot bzw. violett sind.
Die Abbildung (nicht maßstäblich) zeigt das Interferenzbild im Grauton.
2.1.1
Trage für alle vier in der Abbildung enthaltenen Ränder der Farbbänder auf dem Arbeitsblatt die entsprechende Farbe ein.
Erreichbare BE-Anzahl: 01
2.1.2
Begründe die Zuordnung der Farben.
Erreichbare BE-Anzahl: 02
2.2
Es gelten die folgenden beiden Aussagen.
a)
Licht ist polarisierbar.
b)
An dünnen Schichten kann reflektiertes Licht interferieren.
Wähle eine der beiden Aussagen aus.
Erläutere das zugehörige physikalische Prinzip. Gehe diesbezüglich auf experimentelle Befunde, technische Anwendungen oder Beobachtungen ein.
Erreichbare BE-Anzahl: 04
Weiter lernen mit SchulLV-PLUS!
monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?
1.1.1
1.1.2
Negativ geladene Teilchen werden von der positiven Platte angezogen, da auf sie im homogenen elektrischen Feld des Plattenkondensators eine konstante Kraft längs ihrer Bewegungsrichtung wirkt.
Das geladene Teilchen bewegt sich parallel zum E-Feld. Die elektrische Kraft 
sorgt hierbei für eine geleichförmige Beschleunigung.
sorgt hierbei für eine geleichförmige Beschleunigung.
1.2.1
Ein Elektron, das sich im homogenen Magnetfeld bewegt, erfährt die magnetische Feldkraft (Lorentzkraft). Diese ist senkrecht zur Geschwindigkeits- und Feldlinienrichtung gerichtet.
Die Lorentzkraft wirkt als Zentripetalkraft senkrecht auf das Elektron und lenkt es ab. Dadurch ändert das Elektron geringfügig seine Richtung. Der Betrag der Geschwindigkeit des Elektrons bleibt gleich, ebenso der Radius der Bewegung auf der Kreisbahn.
Die Lorentzkraft ändert dann auch wieder ihre Richtung, weil sie immer senkrecht zur Geschwindigkeit wirkt. Das Elektron folgt der Kraftwirkung und wird wieder etwas abgelenkt usw. Das Ergebnis ist eine gleichförmige Kreisbewegung.
1.2.2
Anwendung der Linke-Hand-Regel:
2.1.1
2.1.2
Die Beugung am Gitter führt zur Aufspaltung des Lichts in seine Spektralfarben. Dieses Beugungsspektrum ist auf dem Abbildungsschirm zu sehen und entsteht durch Interfernz der Lichtwellen.
Vor und nach dem 0. Maximum nimmt der Beugungswinkel zu und somit auch die Wellenlänge 
.
Da violettes Licht eine geringere Wellenlänge hat als rotes Licht, ist das Licht, welches näher am 0. Maximum ist, violett.
.
Da violettes Licht eine geringere Wellenlänge hat als rotes Licht, ist das Licht, welches näher am 0. Maximum ist, violett.
2.2
Aufgeführt sind hier beide Alternativlösungen. Eine der beiden Lösungen reicht.
a) Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen mit einer bestimmten Schwingungsebene des elektrischen Feldes. Durch geeignete Materialien oder optische Elemente kann die Schwingungsebene des Lichts selektiv beeinflusst werden, was zur Polarisation des Lichts führt. Experimentelle Befunde zeigen, dass Licht durch Reflexion an bestimmten Oberflächen polarisiert werden kann. Polarisierung findet Anwendung in der optischen Kommunikation, LCD-Bildschirmen und anderen Bereichen.
b) An dünnen Schichten wie Ölfilmen oder Beschichtungen kann reflektiertes Licht interferieren. Dies entsteht durch die Überlagerung von reflektierten Strahlen, die eine Phasenverschiebung erfahren. Diese Interferenzphänomene ermöglichen die Untersuchung von Beschichtungsdicken, die Bestimmung von Brechungsindizes und die Herstellung von Interferenzfiltern.