Teilklausur Physik 2 (GPh2) am

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Philipp Joachim Brauer
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1 Name, Matrikelnummer: Teilklausur Physik 2 (GPh2) am Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, Fachbereich Mechatronik und Maschinenbau Zugelassene Hilfsmittel zu dieser Teilklausur: 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 (einschließlich der anderen beiden Teilklausuren) Zur Klausur gehören außer diesem Teil noch die Teilklausuren Thermodynamik und Technische Mechanik. Alle drei Teilklausuren müssen abgegeben werden! Maximal erreichbare Punktezahl: 100. Bestanden hat, wer mindestens 50 Punkte erreicht. Maximal erreichbare Punktezahl dieser Teilklausur: 60. 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 1.a 7 1.b 6 1.c 6 2.a 10 2.b 4 2.c 5 3.a 8 3.b 4 3.c 7 Form 3 Summe 60 Thermo 20 TM 20 Gesamt 100 ERREICHTE PUNKTZAHL Seite 1 von 7

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

2 1. Handy a. Die Basisstation eines mit 1800 MHz sendenden Handys registriert eine um 1, Hz erhöhte Frequenz. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich das Handy? Bewegt es sich auf die Basisstation zu oder von der Basisstation weg? b. Berechnen Sie, um wie viel Prozent die Intensität der Handystrahlung in ihrem Kopf abnimmt, wenn Sie ein kabelgebundenes Headset benutzen (Abstand der Handy- Sendeantenne vom Kopf: 60cm) gegenüber der Verwendung des Handys am Ohr (Abstand der Antenne zum Kopf: 4 cm). Rechnen Sie so, als ob das Handy in alle Richtungen gleichmäßig strahlt. c. In Deutschland mit einer Fläche von km 2 gibt es ca Basisstationen. Nehmen Sie an, dass diese Basisstationen gleichmäßig über die Fläche verteilt sind (in Wirklichkeit ist das nicht so). Ein Handybenutzer fliegt in 4 km Höhe über der Erde (es wird diskutiert, die Handynutzung im Flugzeug zuzulassen). Wie viele Basisstationen erreicht er, wenn das Handy eine Reichweite von 20 km hat? Hinweis: Berechnen Sie die Fläche, die mit einem Strahl von 20 km Länge vom Flugzeug aus erreichbar ist. Seite 2 von 7

Berechnen Sie, um wie viel Prozent die Intensität der Handystrahlung in ihrem Kopf abnimmt, wenn Sie ein kabelgebundenes Headset benutzen (Abstand der Handy- Sendeantenne vom Kopf: 60cm) gegenüber

3 2. Laserlicht vom Mars Auf dem Mars (angenommener Abstand zur Erde: 100 Millionen km) befindet sich ein Laser (Wellenlänge 1,04 µm), der zur Erde strahlt. Dort fällt das Licht durch einen Spalt auf einen 75 cm hinter dem Spalt gelegenen Schirm. Auf dem Schirm ergibt sich eine Helligkeitsverteilung, deren zentrales Maximum von zwei Minima im Abstand von 40 mm (von Minimum zu Minimum) eingerahmt wird. a. Wie groß ist die Spaltbreite? b. Wie lang braucht das Laserlicht vom Mars zur Erde? c. Der Laser wird zur Datenkommunikation eingesetzt und mit einer hohen Pulsrate moduliert. Beschreiben Sie, welchen Einfluss die Dispersion auf die Nachrichtenübertragung zwischen Mars und Erde hat. Seite 3 von 7

Auf dem Schirm ergibt sich eine Helligkeitsverteilung, deren zentrales Maximum von zwei Minima im Abstand von 40 mm (von Minimum zu Minimum) eingerahmt wird. a.

4 3. Bochumium Die sind Forscher und landen mit Ihrem Raumschiff auf einem fremden Planeten. Dort stellen Sie fest, dass der Atomaufbau unterschiedlich zu den bekannten Gesetzen ist. Der Unterschied ist, dass bei Atomen die p-schale erst nach der nächst höheren s-schale besetzt wird, d. h. die 3s-Schale wird vor der 2p-Schale besetzt. Sie finden ein Element mit der Kernladungszahl Z=10 und taufen es Bochumium. a. Schreiben Sie für alle Elektronen dieses Elementes Bochumium die Werte der Quantenzahlen n, l, m und s auf (im Grundzustand). b. Was kann man über die Eigenschaften von Bochumium sagen im Vergleich mit dem irdischen Element Neon, das ebenfalls die Kernladungszahl 10 hat? c. Wenn bei Bochumium ein Elektron von der 3s-Schale auf die 2p-Schale wechselt, welche Wellenlänge hat dann die emittierte elektromagnetische Strahlung? Liegt sie im für den Menschen sichtbaren Bereich? Es gilt als Abschätzung die Formel Ε = 13,6 ev * Z² ( 1/n 1 ² - 1/n 2 ²) mit Z = Kernladungszahl und n = Hauptquantenzahl, 1 ev = 1, J, h = 6, Js. Seite 4 von 7

Sie finden ein Element mit der Kernladungszahl Z=10 und taufen es Bochumium. a.

5 Lösung zu Aufgabe 1: Seite 5 von 7

6 Lösung für Aufgabe 2: Seite 6 von 7

7 Lösung für Aufgabe 3: Seite 7 von 7

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