Physik 2 (GPh2) am für BA

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1 Name, Matrikelnummer: Physik 2 (GPh2) am für BA Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, Fachbereich Mechatronik und Maschinenbau Zugelassene Hilfsmittel zu dieser Klausur: Beiblätter zur Vorlesung Physik 2 im SS 00 (Prof. Müller, Prof. Sternberg) oder folgende SS ohne Veränderungen oder Ergänzungen, Taschenrechner (ohne drahtlose Übertragung mit einer Reichweite von größer als 30 cm wie Funkmodem, IR-Sender, Bluetooth) Dauer: 2 Stunden Maximal erreichbare Punktezahl: 100. Bestanden hat, wer mindestens 50 Punkte erreicht. Bitte beginnen Sie die Lösung der Aufgabe unbedingt auf dem betreffenden Aufgabenblatt! Falls Sie weitere Blätter benötigen, müssen diese unbedingt deutlich mit der Aufgabennummer gekennzeichnet sein. Achtung! Bei dieser Klausur werden pro Aufgabe 1 Punkt für die Form (Gliederung, Lesbarkeit, Rechtschreibung) vergeben! Bitte kennzeichnen Sie dieses Blatt und alle weiteren, die Sie verwenden, mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikelnummer. AUFGABE MÖGLICHE PUNKTZAHL ERREICHTE PUNKTZAHL 1.a 11 1.b 7 1.c 3 1d 3 2.a 14 2.b 10 2.c 3.a 11 3.b 8 3.c 5 4a 10 4b 9 4c 5 Form 4 Gesamt 100 Seite 1 von 11

2 Liebe Studierende, diese Klausur wird sich mit Weihnachten auf Hogwarts (Harry Potter) beschäftigen. Keine Angst, es sind keine tiefer gehende Kenntnisse über Harry Potter notwendig, um diese Klausur zu bestehen. Wenn es nötig sein sollte, werden ggf. die Begriffe erklärt. Hogwarts ist die Zauberschule, auf welcher Harry Potter lernt. Sie ist für uns Menschen, die Muggles genannt werden, nicht ohne weiteres sichtbar. Daher gibt es Phänomene, die nicht in unserer Erfahrungswelt liegen. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg für diese Klausur und ein gesegnetes Weihnachtsfest. 1. Der Adventskalender Auch den Schülern auf Hogwarts ist der Adventskalender nicht unbekannt. Nach dem Öffnen eines neuen Türchens sieht man eine weihnachtliche Glitzerwelt. Am 16. Dez. erscheint in grüner Schrift (λ = 500 nm), dass an der HS BO eine Physikklausur geschrieben wird, um die Schüler daran zu erinnern, dass auch in der Muggle-Welt gelernt wird. Schließt man das Türchen wieder, so schrumpft dieser Schriftzug auf einen Punkt zusammen. Aber leider schließt das Türchen nicht mehr richtig und es bleibt ein Schlitz von 0,1 mm Breite. An der gegenüberliegenden Wand, die 3 m entfernt vom Adventskalender steht, bildet sich ein Muster aus. a) Im welchen Abstand von einander befinden sich die hellen Flecken? b) Zeichnen sie qualitativ den Verlauf des Abstandes dieser Flecken von der Wellenlänge. Bis zu welcher Wellenlänge ist dieses bei der oben genannten Spaltbreite überhaupt sinnvoll? c) Wie sähe das Muster aus, wenn anstatt des senkrechten Spaltes, der Spalt als Kreuz ausgebildet wäre? d) Der Adventskalender ist mit einer Art dünnen Ölfilm überzogen. Dadurch wirkt er bei (Sonnenlicht) unterschiedlich bunt, je nach Blickwinkel. Erklären Sie kurz das Phänomen. Seite 2 von 11

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5 2. Der Hagrid und das Motorrad Hagrid, eine Art Hausmeister von Hogwarts muss noch seine Weihnachtsgeschenke herumbringen. Da es schnell gehen muss, nimmt er sich sein Hogwarts- Himmelsmotorrad und fliegt durch die Landschaft. Er greift gern auf eine irdische Harley-Davidson zurück. Dabei gerät der in eine Muggle-Radarfalle. a) Die Radarfalle zeigt bei einer Frequenz von 5 * 10 9 Hz eine Frequenzverschiebung von f = 1500 Hz. Wie schnell ist Hagrid gefahren. b) Die Hupe an seinem Motorrad erzeugt einen Ton von 200 Hz. Ihm kommt der Weihnachtsmann entgegen. Er fährt mit seinem Elchschlitten 35 km/h. Mit welchem Frequenzunterschied hört der Weihnachtsmann den Hupton beim Vorbeifahren? (Wenn Sie kein vernünftiges Ergebnis bei a) haben, dann nehmen Sie einfach an, Hagrid führe mit 100 km/h.) Seite 5 von 11

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8 3. Spinnen Im Wald von Hogwarts lebt eine besondere Art von Spinnen. Um blendfrei schauen zu können, haben Sie auf der Hornhaut ihrer Augen eine Polarisationsschicht entwickelt, die ganz normales Licht zu 90 % polarisiert. Die Polarisationsrichtung ist immer senkrecht zur Erde. a) Weiter gibt es Zwerge, denen die Spinnen gefährlich werden können. Sie haben eine Haut entwickelt, die das reflektierte Licht immer (egal in welcher Stellung sich die Zwerge befinden) zu 100 % parallel zur Erde polarisiert. Mit welcher Resthelligkeit (bezogen auf einen normalen Menschen) sehen diese Spinnen einen Zwerg? b) Im Winter im Weihnachtsschnee wollen die Zwerge nicht als dunkle Flecken für die Spinnen auffallen. Deshalb häuten Sie sich wie eine Schlange und legen sich eine weiße Haut zu. Diese hat allerdings den Nachteil, dass die Polarisation immer senkrecht zur Länge des Körpers ist. Mit welcher relativen Helligkeit sieht die Spinne den Oberkörper des Zwerges, wenn er sich um 45 nach vorne beugt. c) Man hat drei Polarisationsfilter, die 100 % polarisieren, hintereinander geschaltet. Jeder hat gegenüber dem vorherigen die Polarisationsrichtung um 30 mathematisch positiv gedreht. Welche relative Intensität kommt nach den drei Filtern an? Wie ändert sich ggf. das Ergebnis, wen man den mittleren Filter entfernt? Seite 8 von 11

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10 4. Der Chamäleon-Tier Weiter gibt es Tiere ähnlich wie Chamäleons, die ständig die Farbe wechseln. Sie haben kleine Glasteilchen, die einen Brechungsindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge haben. a) Der Brechungsindex genügt der Funktion: 1,3 + (λ-400 nm) / nm. Wie groß ist der Winkel zwischen rotem (600 nm) und blauem (400 nm) Licht, wenn der Einfallswinke 30 beträgt? b) Durch das Verschieben einer Blende, werden die einzelnen Farben erzeugt. Wie breit darf eine Blende sein, wenn diese 0,5 mm von Erzeugungspunkt entfernt ist und Licht zwischen 450 nm und 500 nm durchlassen soll? c) Treten bei dem Prozess unter b) Beugungserscheinungen auf? Blende Lichtquelle Glasteilchen Seite 10 von 11

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