Klausur für die Teilnehmer des Physikalischen Praktikums für Mediziner und Zahnmediziner im Wintersemester 2005/2006

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Ida Pfeiffer
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1 Name: Gruppennummer: Aufgabe insgesamt erreichte Punkte erreichte Punkte Aufgabe erreichte Punkte Klausur für die Teilnehmer des Physikalischen Praktikums für Mediziner und Zahnmediziner im Wintersemester 2005/2006 Freitag, 17. Februar 2006 Bemerkungen: Die maximale Punktzahl beträgt 60. Die Klausur ist bestanden, wenn mindestens die Hälfte der Punkte erreicht wurden. Taschenrechner und Lineal dürfen während der Klausur benutzt werden. Andere Hilfsmittel sind nicht erlaubt. Bei Rechenaufgaben muß der Lösungsweg angegeben werden. Steht lediglich das Ergebnis auf dem Blatt, gibt es dafür keine Punkte. Diese Klausur besteht aus 7 Seiten mit 15 Aufgaben. Bitte kontrolliern Sie, ob Ihr Exemplar vollständig ist. Aufgabe 1: (7 Punkte) a) Wie verändert sich die Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit, wenn sich die Querschnittsäche im Verlauf der Leitung halbiert? Begründen Sie Ihre Antwort. (2 Punkte) b) Wieviel Liter Wasser strömen in einer Minute durch ein Rohr, wenn die Druckdifferenz p = 4000 Pa und der Strömungswiderstand des Rohres für Wasser R HP = 7, Pa s m beträgt? (3 Punkte) 3 c) Welche Höhendifferenz benötigt man in Wasser für eine Druckdiffenenz p = 4000 Pa? 1 (2 Punkte) 1 Dichte von Wasser ρ = 1 g cm 3, Erdbeschleunigung g = 9, 81 m s 2 1

2 Aufgabe 2: (5 Punkte) In einem Versuchsaufbau des Praktikums (siehe Skizze) wird die Laufzeit t eines Schallimpulses zwischen Lautsprecher L und Mikrophon M in Abhängikeit von der effektiven Kastenlänge l gemessen. Zeichnen Sie ein Weg-Zeit-Diagramm und bestimmen Sie die Schallgeschwindigkeit. M l L l[cm] t[ms] 0,82 1,85 3,20 4,38 4,77 2

3 Aufgabe 3: (4 Punkte) In folgender Skizze sehen Sie eine Lupe und ein von ihr erzeugtes virtuelles Bild eines Gegenstandes. Zeichnen Sie mit Hilfe der drei ausgezeichneten Strahlen den Gegenstand ein. virtuelles Bild F F Sammel linse Aufgabe 4: (5 Punkte) a) Worin unterscheiden sich virtuelle von reellen Bildern?(1 Punkt) b) Kann man mit einem Vergrößerungsglas oder Lupe ein verkleinertes Bild erzeugen? Wie groß muss die Gegenstandsweite in Bezug zur Brennweite dafür sein? (1 Punkt) c) Der geometrischen Optik liegt das Phänomen der Brechung zugrunde. Wie lautet das Brechungsgesetz? (2 Punkte) d) Was versteht man unter Dispersion? (1 Punkt) 3

4 Aufgabe 5: (3 Punkte) Wie verändert sich bei der Beugung von Licht an kleinen Strukturen der Abstand zwischen den Beugungsmaxima, wenn: a) die Wellenlänge des verwendeten Lichts verkleinert wird? b) die Strukturgröße des Objekts verkleinert wird? c) der Abstand des Objekts zum Beobachtungsschirm vergrößert wird? Aufgabe 6: (3 Punkte) a) Was versteht man unter Interferenz? b) Was gilt bei destruktiver Interferenz? c) Was passiert bei der Überlagerung zweier Wellen mit unterschiedlicher Frequenz? Aufgabe 7: (4 Punkte) Mit einem Objektiv eines Mikroskops wird ein Gegenstand von g =120 µm in ein Zwischenbild von b = 5, 5 mm abgebildet. a) Berechnen Sie den Abbildungsmassstab des verwendeten Objektivs.(1 Punkt) b) Nennen Sie drei Möglichkeiten die Auösung eines Mikroskops zu verbessern. (3 Punkte) 4

5 Aufgabe 8: (2 Punkte) Nach welcher Formel wird der Gesamtwiderstand berechnet, wenn a) zwei Widerstände in Reihe geschaltet werden b) zwei Widerstände parallel geschaltet werden Aufgabe 9: (2 Punkte) Wie lautet das Ohmsche Gesetz? Aufgabe 10: (5 Punkte) a) Durch welche Kraft werden die Elektronen eines Atoms an den Atomkern gebunden? (1 Punkt) b) Was passiert beim Übergang eines Hüllen-Elektrons von einem Zustand höherer Energie in einen mit niedrigerer Energie?(1 Punkt) c) Wie kann man ein Atom in einen angeregten Zustand bringen? Nennen Sie zwei Möglichkeiten. (1 Punkt) d) Wie hängt die Wellenlänge von Licht mit der Energie der Photonen zusammen? (2 Punkte) 5

6 Aufgabe 11: (2 Punkte) Bei einem Absorber wird für die Gammastrahlung einer 137 Cs Quelle eine Halbwertsdicke von d 1/2 = 7, 8 mm gemessen. Berechnen Sie den linearen Schwächungskoefzient dieses Absorbers in 1 cm. Aufgabe 12: (5 Punkte) a) Wie lautet das Schwächungsgesetz? (2 Punkte) b) Skizzieren Sie den Verlauf der Intensität in Abhängigkeit von der Absorberschichtdicke. Zeichnen Sie auch die Halbwertsdicke ein (3 Punkte) I d Aufgabe 13: (4 Punkte) Bei Röntgenaufnahmen werden Streustrählenraster verwendet. Wozu dienen diese Raster? Erklären Sie die Wirkungsweise anhand einer Skizze. 6

7 Aufgabe 14: (7 Punkte) a) Skizzieren Sie den Aufbau einer Röntgenröhre und erklären Sie die Funktionsweise (3 Punkte) b) Was versteht man unter charakteristischer Röntgenstrahlung? Wie kommt sie zustande? (2 Punkte) c) Was versteht man unter der Grenzwellenlänge? Wie kommt sie zustande? (2 Punkte) Aufgabe 15: (2 Punkte) a) Wovon hängt bei der ortsauösenden Kernspinresonanz die Larmorfrequenz (Resonanzfrequenz) ab? (1 Punkt) b) Wozu dient das magnetische Wechselfeld B 1? (1 Punkt) 7

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