PHYS4100 Grundkurs IV für Physiker, Wirschaftsphysiker und Lehramtskandidaten

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1 PHYS4100 Grundkurs IV für Physiker, Wirschaftsphysiker und Lehramtskandidaten Othmar Marti Experimentelle Physik Universität Ulm Skript: Übungsblätter und Lösungen: April 2005 Universität Ulm, Experimentelle Physik

2 Atome Universität Ulm, Experimentelle Physik 1

3 E.W. Müllers Feldemissionsmikroskop. Universität Ulm, Experimentelle Physik 2

4 CURANDO E.W. Müllers Feldionenmikroskop. Unten ist der Potentialverlauf bei der he-ionisation angegeben. Universität Ulm, Experimentelle Physik 3

5 Vergleich eines feldionenmikroskopischen Bildes mit einem Kugelmodell. Links ist das Kugelmodell für eine Ni 4 Mo-Verbindung gezeigt. Rechts ist das entsprechende feldionenmikroskopische Bild. Universität Ulm, Experimentelle Physik 4

6 Die linke Seite zeigt eine Aufnahme einer Graphitoberfläche bei 6.8K (aus ). Der Bildausschnitt hat 3.3nm Kantenlänge. Die totale Höhenvariation ist 0.54nm, von unten (hell) nach oben (dunkel) gemessen. Die rechte Seite zeigt den Aufbau der Graphitoberfläche. Universität Ulm, Experimentelle Physik 5

7 4 Brownsche Bewegung y/m 0 CURANDO x/m Simulierte Verteilung des Aufenthaltes eines Teilchens mit Brownscher Bewegung bei 5000 Zeitschritten. Universität Ulm, Experimentelle Physik 6

8 Berechnung des Streuquerschnitts mit zwei Teilchen mit den Radien r und R. Universität Ulm, Experimentelle Physik 7

9 Physikalische Grössen Physiologische Grössen Grösse Symbol Einheit Grösse Symbol Einheit Strahlungsenergie E J Lichtmenge Q lm s Strahlungsfluss Φ W Lichtstrom Φ lm Spezifische Ausstrahlung R W m 2 Spezifische Lichtausstrahlung R lm m 2 Strahlungsstärke Strahlungsdichte Intensität Strahlungsflussdichte Intensität Lichtstromdichte Bestrahlungsstärke Bestrahlung B = J = dφ dω dj da d cos α D = I = dφ da W sterad Lichtstärke I = dφ dω cd = lm sterad W m 2 sterad W m 2 Leuchtdichte B = di da d cos α E = D cos α W m 2 Beleuchtungsdichte Edt J m 2 Beleuchtung cd m 2 = sb D = I = dφ da lx = lm m 2 E = D cos α Edt lx lx s Universität Ulm, Experimentelle Physik 8

10 Schematische Darstellung eines schwarzen Körpers. Universität Ulm, Experimentelle Physik 9

11 6* Spektrale Intensitätsverteilung Energiedichte/(J/m 3 ) 5* * * * * * K 1500 K 1000 K λ/µm Spektrale Energieverteilung nach Wellenlänge. Universität Ulm, Experimentelle Physik 10

12 Energiedichte/(J/m 3 ) 70* * * * * * *10 18 Spektrale Intensitätsverteilung 2000 K 1500 K 1000 K 0* ν/thz Spektrale Energieverteilung nach Frequenz Universität Ulm, Experimentelle Physik 11

13 Energiedichte/(J/m 3 ) 2.0* * * *10 16 Spektrale Intensitätsverteilung Rayleigh Jeans 6000 K Wien 6000 K Planck 6000 K CURANDO 0.0* ν/thz Vergleich der Gesetze von Planck, Wien und Rayleigh Jeans bei 6000 K Universität Ulm, Experimentelle Physik 12

14 1.8*10 25 Hintergrundsstrahlung CURANDO Energiedichte/(J/m 3 ) 1.6* * * * * * * * * K ν/ghz Spektrale Energieverteilung der Hintergrundsstrahlung von K Universität Ulm, Experimentelle Physik 13

15 600 Wiensches Verschiebungsgesetz ν/(thz) Wiensches Verschiebungsgesetz T/K Universität Ulm, Experimentelle Physik 14

16 Energiedichte im Maximum/(J/m 3 ) Wiensches Verschiebungsgesetz: Energiedichte Energiedichte im spektralen Maximum nach dem Wiensches Verschiebungsgesetz T/K Universität Ulm, Experimentelle Physik 15

17 100* Stefan Boltzmann Gesetz 1* * R/(W m 2 ) 100* * * * * * * Stefan-Boltzmann-Gesetz T/K Universität Ulm, Experimentelle Physik 16