1 Rasterelektronenmikroskop (vorbereitete Aufgabe, 1. Prüfungsteil)

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1 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 1 von 6 Hilfsmiel: Zugelassener Taschenrechner, Wörerbuch der deuschen Rechschreibung. 1 Raserelekronenmikroskop (vorbereiee Aufgabe, 1. Prüfungseil) Bei einem Raserelekronenmikroskop werden freie Elekronen zunächs in einer Elekronenkanone erzeug und beschleunig. Anschließend wird der Elekronensrahl mi Hilfe eines Linsensysems fokussier. Durch zwei zueinander senkrech angeordnee veränderliche Magnefelder zwischen Linsensysem und Probe kann der Elekronensrahl zeilenweise über die Oberfläche der Probe geführ ( geraser ) werden. Beim Aufreffen auf die Probe sind verschiedene Wechselwirkungen möglich, deren Deekion Informaionen über die Beschaffenhei der Probe gib. 1.1 Elekronenkanone Beschreiben Sie die physikalischen Vorgänge in der Elekronenkanone. Berechnen Sie die Geschwindigkei von Elekronen, die aus der Ruhe heraus mi einer Spannung von 5,00 kv beschleunig werden. 1.2 Abraserung der Probe Die zum Abrasern erforderlichen Magnefelder werden mi Hilfe von zwei Spulen erzeug, deren Achsen in x- und y-richung angeordne sind. (a) Ablenkung in einer Richung Erklären Sie, wie ein Magnefeld in der Abbildung angeordne sein muss, dami eine Ablenkung in posiiver x-richung erfolg. Begründen Sie, welche Bahnkurve Elekronen in einem Magnefeld beschreiben, das senkrech zu ihrer Bewegungsrichung angeordne is. (b) Ablenkung in der Ebene Erklären Sie, wie die Abraserung der Probe in der Ebene erfolgen kann. 1.3 Abbildung mi Elekronen Mi einem herkömmlichen Lichmikroskop lassen sich Srukuren im Mikromeerbereich beobachen. Grenzen in der Auflösung werden durch die Wellenlänge des sichbaren Liches gegeben. Im Elekronenmikroskop werden anselle von Lich Elekronen zur Abbildung verwende. Erläuern Sie die Wellennaur von Elekronen. Ordnen Sie Elekronen eine Wellenlänge zu, wenn sie mi der Spannung 5,00 kv beschleunig werden.

2 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 2 von 6 Punke Erwarungshorizon und Bewerungsmaßsab (nur für die Hand der Lehrkraf) AF 1.1 2,5 P 1.2 2,5 P 2 P Darsellung des glühelekrischen Effekes, Darsellung der Beschleunigung von Elekronen im elekrischen Längsfeld, Berechnung der Geschwindigkei zu v = 4, (a) Ablenkung in x-richung: Magneische Flussdiche zeig in negaive y-richung, Begründung der Bahnkurve mi Hilfe der Lorenzkraf, die in jedem Bahnpunk senkrech zur Bewegungsrichung der Elekronen seh, (b) Angabe der Ablenkung bei Umpolung der Spannung, Darsellung der Schlussfolgerung, dass die gesame Probe durch zwei senkrech zueinander angeordnee Ablenkspulen erfass werden kann, an denen eine geeignee Wechselspannung lieg. 7 m s II P Darsellung der Welleneigenschafen von Elekronen z.b. anhand eines ypischen Experimenes, Formulierung der Hypohese von de Broglie, h h Berechnung der Wellenlänge m v 2emU B 17,4 pm.

3 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 3 von 6 1 Radioakiviä (Prüfungsgespräch, 2. Prüfungseil) Rahmenaufgabensellung: Erläuern Sie uner Zuhilfenahme des Ausschnis aus der Nuklidkare eine Mehode, um das Aler von organischem Maerial zu besimmen. Ausschni aus der Nuklidkare Mögliche Leiimpulse für ein Prüfungsgespräch: Nennen Sie die Nuklide und deren Eigenschafen, die für die Alersbesimmung von organischem Maerial die enscheidende Rolle spielen. Formulieren Sie die physikalischen Gesezmäßigkeien, die der Alersbesimmung zugrunde liegen. Erläuern Sie den Zusammenhang zwischen dem C-14-Aneil in der Amosphäre und dem C-14-Aneil in organischem Maerial. Erklären Sie, wie man das Aler von oem organischem Maerial aus dem Mengenverhälnis von C-14 zu C-12-Kernen ermieln kann.

4 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 4 von 6 Hilfsmiel: Wörerbuch der deuschen Rechschreibung. 2 Elekromagneische Indukion (vorbereiee Aufgabe, 1. Prüfungseil) 2.1 Erläuern Sie das Indukionsgesez in allgemeiner Form. 2.2 In den abgebildeen Diagrammen is jeweils der zeiliche Verlauf der induzieren Spannung U () dargesell. i A B C D E F Beschreiben Sie für drei der sechs Diagramme ein passendes Experimen, bei dem sich die regisriere induziere Spannung zeilich wie im Diagramm abgebilde verhäl. 2.3 Definieren Sie den Begriff Selbsindukion. Enwickeln Sie ausgehend vom allgemeinen Indukionsgesez den Term zeilichen Verlauf der induzieren Spannung U i(). - L I() für den

5 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 5 von 6 Punke Erwarungshorizon und Bewerungsmaßsab (nur für die Hand der Lehrkraf) AF P 2.2 4,5 P 2.3 3,5 P Die zeiliche Änderung des magneischen Flusses in einer geschlossenen Leierschleife bewirk die Indukion eines elekrischen Sromes in dieser Leierschleife: U () n ( ). i Ursachen der Flussänderung können sein: zeiliche Änderung der magneischen Flussdiche, zeiliche Änderung der Schleifenfläche oder der Orienierung von Flächenvekor und Magnefeldrichung. A: Ein Sabmagne wird in das Innere einer Spule geführ. B: Eine kleine Spule (Indukionsspule) befinde sich im Innern einer größeren Spule (Feld erzeugende Spule), an die Feld erzeugende Spule wird eine kosinusförmige Wechselspannung angeleg, bzw. Drehen einer Leierschleife in einem Magnefeld mi konsaner Winkelgeschwindigkei. C: Eine offene recheckige Leierschleife wird mi konsaner Geschwindigkei durch ein Magnefeld konsaner Flussdiche gezogen. D: Ein Sabmagne fäll durch das Innere einer Spule, oder wird in das Innere einer Spule geführ und wieder herausgezogen. E: Gleiches Experimen wie bei C mi dem Unerschied, dass die Bewegung gleichmäßig beschleunig erfolg. F: Ein Sabmagne wird in das Innere einer Spule geführ, ruh dor für kurze Zei und wird anschließend wieder mi größerer Geschwindigkei herausgezogen. Definiion der Selbsindukion, Kommeniere Herleiung der Selbsindukionsspannung aus dem Indukionsgesez. I II

6 nur für den inernen Gebrauch Beispiel für eine mündliche Abiurprüfung im Fach Physik MündlicheAbiurprüfung Seie 6 von 6 2 Paarbildung (Prüfungsgespräch, 2. Prüfungseil) Rahmenaufgabensellung: Bei der Erforschung von Elemenareilchen ensand die abgebildee Blasenkammeraufnahme. Beschreiben und deuen Sie die Abbildung. Blasenkammeraufnahme Spuren von Elekronenzwilling und Hüllenelekron Quelle: Mezler Physik, Schroedel-Verlag Mögliche Leiimpulse für ein Prüfungsgespräch: Erklären Sie die Teilchenbahnen. Nennen Sie die Zusazinformaionen, die nowendig sind, um die Teilchen eindeuig zu idenifizieren. Geben Sie das physikalische Phänomen an, das die Abbildung zeig. Erläuern Sie die physikalischen Voraussezungen einer Paarbildung. Paarerzeugung kann - wie hier gezeig - in selenen Fällen im Coulombfeld eines Hüllenelekrons safinden. Dabei wird das beeilige Hüllenelekron aus dem Aom enfern. Idenifizieren Sie begründe die beeiligen Teilchen. Erläuern Sie, wie man die minimale Grenzfrequenz des eingesrahlen Phoons quaniaiv besimmen kann.