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1 Klausurtermin: Gruppe 1: 9:15 11:15 Uhr Gruppe 2: 11:45-13:45 Uhr Nächster Klausurtermin: September :15-11:15 Fragen bitte an: Antworten: direkt oder im Tutorium

2 2016/17 Physik für Bau- und Umwelt-Ingenieurwesen Einführung Administratives Wärmelehre Grundbegriffe, 0. HS Wärmelehre Wärme und Arbeit, HS Wärmelehre Gasgesetze, reales Gas 3. HS Tutorium 1 Aufgaben und Formelsammlung Optik Strahlenoptik, Abbildungen Optik Reflexion und Brechung Optik Beugung, Interferenz Optik/Elektrizität Elektromagentische Wellen Tutorium 2 Aufgaben und Formelsammlung Elektrizitätslehre Bewegte Ladungen im Feld Elektrizitätslehre Magnetische Eigenschaften Elektrizitätslehre Gleich- und Wechselstromkreis Tutorium 3 Aufgaben und Formelsammlung Klausur Ausweis+Taschenrechner +Stift (AST) Klausur Wintersemester 2016/17 Vorlesungsfrei

3 1. Wärmelehre 2.9. Wärmetransport

4 1. Wärmelehre 2.9. Wärmetransport

5 Die Physik des Lichtes Lichtteilchen: Photonen (Welle-Teilchen-Dualismus) Licht ist sowohl Welle als auch Teilchen Beim Übergang eines Elektrons von einem höheren zu einem niedrigeren Energiezustand wird die freiwerdende Energie DE als Photon abgegeben. Die Energie des Photons DE =E ph hängt nur von seiner Schwingungsfrequenz f ab: f = Frequenz in s -1 = Hz E ph = h f h = J s (Planck sche Konstante) Beispiel: Ein einzelnes Lichtteilchen eines roten 1W Lasers der Frequenz Hz hat die Energie: E ph = J s s 1 = J 1W = 1 J s 1 = rote Photonen pro Sekunde Vergleich: Ein einzelnes Lichtteilchen eines blauen 1W Lasers der Frequenz Hz hat die Energie: E ph = J s s 1 = J 1W = 1 J s 1 = blaue Photonen pro Sekunde

6 Ausbreitung des Lichtes Licht breitet sich gleichmäßig von der Lichtquelle aus. Die Lichtgeschwindigkeit liegt im Vakuum bei c= m s -1 Frequenz f und Wellenlänge l des Lichts f λ = c c= m s -1 Beispiel: Wellenlänge von rotem bzw. blauem Licht Spektrum eines blauen und eines grünen Lasers Rot: f 1 = Hz λ 1 = c f 1 = 700 nm Blau: f 2 = Hz λ 1 = c f 2 = 400 nm

7 Linienspektrum (diskret) und Schwarzkörperspektrum (Kontinuierlich) Linienspektrum Beispiel: Laser oder Gase Schwarzkörperspektrum Beispiel: Sonne, Feuer, glühendes Metall Maximum l max verschiebt sich mit Temperatur T λ max T = const = µm K (Wien sches Verschiebungsgesetz) Beispiel: λ max = 0.5 µm grün Dann T = µm K 0.5 µm = 5796 K (z.b. Sonne)

8 Sichtbarmachen von Infrarotstrahlung

9 Infrarot-Kamera

10 Farbzerlegung des Licht (Spektralanalyse) Anwendungsbeispiel: Kontrolle von Hochtemperaturprozessen

11 Absorptions- und Emissionsspektren

12 Farben Sehen: Das menschliche Auge

13 Der Lichtstrom Lumen (lm) Leistung = Energie/Zeit (W=J/s) Lumen ist die Einheit des Lichtstroms. Es bezeichnet die pro Sekunde abgestrahlte Leistung im Wellenbereich des sichtbaren Lichtes. Als photometrische Einheit berücksichtigt das Lumen die Empfindlichkeit des menschlichen Auges 1 Lumen (1 lm) ist definiert als der Lichtstrom einer 1,464 mw starken, 555 nm-lichtquelle mit 100% Wirkungsgrad. Eine 1,464 mw starke rote Lichtquelle liefert nur etwa 0,1 lm, da das Auge im Roten nur 10% seiner maximalem Empfindlichkeit besitzt. Empfindlichkeit des Auges Seh-Zäpfchen des Auges funktionieren am besten bei 555nm. Farben werden hier deutlich wahrgenommen (photopisches Sehen).

14 Licht messen: Lichtstrom, Lichtstärke und Beleuchtungsstärke Physikalische Leistung = Energie/Zeit (W=J/s) z.b.: 40 W elektrische Leistung einer Glühbirne Lichtstrom [Lumen, lm] Die von einem Strahler in den gesamten Raum abgegebene Strahlungsleistung Lichtstärke [Candela, cd] Lichtstrom bezogen auf den Raumwinkel Beleuchtungsstärke [Lux, lx] Auf eine Bezugsfläche auftreffender Lichtstrom

15 Elektrische Leistung [W] und Lichtleistung [Lumen] Elektrische Leistung, die das Leuchtmittel aufnimmt (Einheit Watt). Lichtleistung: Abgestrahlte Lichtmenge (Einheit Lumen) Wirkungsgrad (Lumen/Watt) von Leuchtmitteln Beispiel: Eine 75-W-Lampe hat ca. 900 Lumen, also ca. 12 lm/w Eine etwa gleich helle Energiesparlampe hat 11 W, also ca. 82 lm/w.

16 Elektrische Leistung [W] und Lichtleistung [Lumen] Elektrische Leistung, die das Leuchtmittel aufnimmt (Einheit Watt). Lichtleistung: Abgestrahlte Lichtmenge (Einheit Lumen) Wirkungsgrad (Lumen/Watt) von Leuchtmitteln Beispiel: Eine 75-W-Lampe hat ca. 900 Lumen, also ca. 12 lm/w Eine etwa gleich helle Energiesparlampe hat 11 W, also ca. 82 lm/w.

17 Spektrale Verteilung des Lichts Lichtstrom [Lumen, lm] Die von einem Strahler in den gesamten Raum abgegebene Strahlungsleistung Farbempfindlichkeit des Auges Lichtstärke [Candela, cd] Lichtstrom bezogen auf den Raumwinkel Beleuchtungsstärke [Lux, lx] Auf eine Bezugsfläche auftreffender Lichtstrom

18 Physikalische Grundeinheiten : Die Internationalen Basiseinheiten SI (frz. Système international d unités)