Teilklausur Physik 2 (GPh2) am

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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 7 1.c 5 2.a 6 2.b 7 2.c 6 3.a 7 3.b 7 3.c 5 Form 3 Summe 60 Thermo 20 TM 20 Gesamt 100 ERREICHTE PUNKTZAHL Seite 1 von 7

2 1. Aquarium mit bunten Fischen Sie stehen vor einem mit Wasser gefüllten Aquarium (n Wasser = 1,33), in dem Fische schwimmen, die von oben angestrahlt werden. a. Die Fische sollen im Wasser unter einem Winkel von 30 o (zum Lot auf die Wasseroberfläche) beleuchtet sein. Unter welchem Winkel zum Lot müssen die Strahlen also auf die Wasseroberfläche auftreffen? b. Auf eine 2 cm dicke Glasscheibe fällt aus der Luft Licht unter einem Winkel von 45 o (n Glas = 1,50) und tritt dahinter wieder in die Luft aus. Welchen Versatz macht ein Strahl beim Durchlaufen der Scheibe (Abstand des versetzten Strahls von der Verlängerung des auftreffenden Strahls)? c. Auf den Wasserpflanzen bilden sich aufgrund des Stoffwechsels kleine Sauerstoff- Bläschen. Diese glänzen silbrig, wenn man von vorne in das Aquarium schaut. Warum? Seite 2 von 7

3 2. Holografische Abbildung einer Punktlichtquelle Eine Punktlichtquelle im Ursprung des Koordinatensystems (isotrop strahlend mit der Wellenlänge 680 nm) wird holografisch abgebildet. Dazu verwendet man eine Fotoplatte, die parallel zur y-z-ebene durch den Punkt x = 10 cm verläuft und eine ebene Referenzwelle mit der gleichen Wellenlänge, deren Phasenflächen parallel zur y-z-ebene sind. a. Skizzieren Sie die Anordnung mit Punktlichtquelle, Fotoplatte und Phasenflächen von Referenzwelle und Welle der Punktlichtquelle. b. Wie lauten Wellenzahl und Frequenz der von der Punktlichtquelle ausgehenden Strahlung? Wie lautet der Wellenvektor der Referenzwelle? c. Bei der Überlagerung von Objektwelle (von der Punktlichtquelle) und der Referenzwelle entsteht auf der Fotoplatte ein Interferenzmuster, wenn die Wellen kohärent sind. Welche Intensitätsverteilung ergäbe sich auf der Fotoplatte im Mittel bei der Überlagerung, wenn die beiden Wellen nicht kohärent wären? Seite 3 von 7

4 3. Kobaltdraht Kobalt ist ein Material, das als nicht radioaktives Isotop 59 Co und als radioaktives Isotop 60 Co (Halbwertszeit 5,2 Jahre) existiert. Ein Kobaltdraht von 40 mm Länge und 2 mm 2 Querschnitt strahlt mit einer spezifischen Aktivität von /(s. g). Die spezifische Aktivität ist der Quotient aus der Aktivität und der Masse. a. Welche Aktivität hat der Kobaltdraht? (Rechnen Sie für Kobalt mit einer Dichte von 8,8 g/cm 3.) b. Die Aktivität ist proportional zur Anzahl radioaktiver Kerne N. Die Massenzahl A r eines Isotops gibt die Anzahl Nukleonen eines Kerns wieder. Berechnen Sie die radioaktive Masse m als Funktion der Aktivität, der Zerfallskonstante, der Massenzahl und der Nukleonenmasse m N, also m(a, λ, A r, m N ). c. Wie groß ist im Fall des Kobaltdrahts die Masse der radioaktiven Kerne? (Die Masse eines Nukleons beträgt etwa 1, kg.) Seite 4 von 7

5 Lösung zur 1. Aufgabe: Seite 5 von 7

6 Lösung zur zweiten Aufgabe: Seite 6 von 7

7 Lösung zur dritten Aufgabe: Seite 7 von 7