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@@ -0,0 +1,21 @@
#question #wasserstoffatom
> [!question] Frage
> Erläutern Sie, warum im Absorptionsspektrum eines Elements dunkle Linien auftreten, obwohl nach der Absorption von Photonen eine spontane Emission folgt.
>
# Antwort
Da die spontane Emission ([[Absorption und Emission]]) in alle Raumrichtungen gleich wahrscheinlich ist, ist die Intensität in Richtung des Detektors unterdrückt.
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2022-09-08_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-11-10_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
+2 -1
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@@ -17,8 +17,9 @@ Für mehr Details siehe [[Axialgleichung]] und evtl. [[Radialgleichung]]
2. [[Notizen_2023-09-19_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2019-04-18_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+6 -3
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@@ -3,11 +3,11 @@
> [!question] Frage
> Wie funktioniert der Beta-Zerfall, und was unterscheidet den Beta-Plus von dem Beta-Minus-Zerfall? Gibt es einen neutrinolosen Beta-Zerfall?
>
> Wie sieht die Energieverteilung aus und wie hängt diese mit dem Neutrino zusammen?
# Antwort
Ein [[Neutron]] wird zu [[Proton]] und [[Elektron]] + [[Neutrino]] umgewandelt. Für eine genauere Erläuterung siehe [[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]].
Ein [[Neutron]] wird zu [[Proton]] und [[Elektron]] + [[Neutrino]] umgewandelt. Für eine genauere Erläuterung siehe [[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]] und das nachfolgende [[Feynman-Diagramme]]
![[Feynman_Beta_Negative_Decay.svg]]
Im $\beta^{+}$-Zerfall kommt es zur Umwandlung von einem [[Proton]] zu einem [[Neutron]] mit Positron und Neutrino. Der Zerfall ist energetisch nur möglich wenn die Bindungsenergie im Kern sich danach stark verbessert, da sonst energetisch gehindert. (Kerne mit sehr vielen Protonen -> [[Bethe-Weizsäcker-Formel]]).
@@ -16,6 +16,7 @@ Siehe auch [[Kernmodelle]].
Neutrinoloser Beta-Zerfall im Doppel-Beta-Zerfall postuliert. Kein Nachweis bisher. Verletzung der [[Leptonenzahl]].
![[Double_beta_decay_feynman.svg]]
![[Neutrino#Nachweis von Neutrinos]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2023-02-09_Altprotokoll_Wolf]]
@@ -24,6 +25,8 @@ Neutrinoloser Beta-Zerfall im Doppel-Beta-Zerfall postuliert. Kein Nachweis bish
5. [[Notizen_2023-12-18_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-11-10_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2023-10-30_Altprotokoll_Wolf]]
8. [[Notizen_2022-09-08_Altprotokoll_Wolf]]
9. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Siehe auch [[Frage Zerfall in schwerere Teilchen]]*
@@ -31,4 +34,4 @@ Neutrinoloser Beta-Zerfall im Doppel-Beta-Zerfall postuliert. Kein Nachweis bish
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -20,8 +20,9 @@
2. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2022-10-19_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2019-12-19_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,26 @@
#question #kristall
> [!question] Frage
> Erklären Sie das Konzept der Dispersionsrelation für Phononen in kristallinen Festkörpern. Gehen Sie darauf ein, wie die Dispersionsrelation die Beziehung zwischen der Energie bzw. der Frequenz der Phononen und ihrer Wellenzahl beschreibt. Erläutern Sie zudem die Unterschiede zwischen akustischen und optischen Phononen in Bezug auf ihre Dispersionsrelationen.
>
# Antwort
![[Dispersionsrelation]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-10-30_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-09-19_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2018-06-08_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-12-18_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2022-09-08_Altprotokoll_Wolf]]
8. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
+1 -1
View File
@@ -14,4 +14,4 @@
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,30 @@
#question #experiment
> [!question] Frage
> Beschreiben Sie experimentelle Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit.
>
# Antwort
![[Drehspiegelmethode.svg]]
Die Drehspiegelmethode, auch bekannt als *Fizeau-Foucaultsche* Methode zur Messung der Lichtgeschwindigkeit, basiert auf der Nutzung eines rotierenden Spiegels. Der Versuchsaufbau kann wie folgt zusammengefasst werden:
1. **Lichtquelle**: Eine Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl aus, der über verschiedene optische Elemente (wie Linsen und feststehende Spiegel) so manipuliert wird, dass er einen rotierenden Spiegel trifft.
2. **Rotierender Spiegel**: Dieser Spiegel dreht sich mit hoher Geschwindigkeit. Der einfallende Lichtstrahl wird vom Spiegel reflektiert und auf ein weit entferntes Ziel, oft ein weiterer feststehender Spiegel, gelenkt.
3. **Feststehender Spiegel**: Der Lichtstrahl trifft auf den feststehenden Spiegel und wird zurück zum rotierenden Spiegel reflektiert. Aufgrund der Rotationsbewegung des Spiegels hat sich dessen Orientierung jedoch leicht verändert, während das Licht zum feststehenden Spiegel und zurück gereist ist.
4. **Detektion des Lichtstrahls**: Bei seiner Rückkehr wird der Lichtstrahl erneut vom rotierenden Spiegel reflektiert, aber aufgrund der zwischenzeitlichen Drehung des Spiegels in einem leicht veränderten Winkel. Dadurch trifft der Strahl nicht exakt denselben Punkt wie beim ersten Durchgang, sondern wird leicht versetzt aufgefangen.
5. **Messung der Verschiebung**: Die Verschiebung des reflektierten Lichtstrahls wird gemessen. Aus der Größe dieser Verschiebung, der Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels, der Distanz zum feststehenden Spiegel und der Zeitverzögerung zwischen den Reflexionen kann die Lichtgeschwindigkeit berechnet werden.
Diese Methode erlaubt eine sehr genaue Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit, da die Zeit, die das Licht benötigt, um die bekannte Strecke zurückzulegen, direkt mit der gemessenen Winkeldifferenz in Verbindung gebracht werden kann.
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-11-10_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,31 @@
#question #kristall
> [!question] Frage
> Schätzen Sie die Fermi-Energie, die Fermi-Temperatur und die Fermi-Geschwindigkeit von Elektronen in einem Metall ab.
>
# Antwort
Die Grenzenergie der [[Stochastische Verteilungen#*Fermi-Dirac*-Verteilung]] ist bei Kupfer
$$
E_{F} \approx \pu{7.00 eV}
$$
Somit folgt
$$
T_{F}= \pu{81850 K}
$$
und eine Geschwindigkeit von $\beta \approx {0,005 c}$.
# Vorkommen
1. [[Notizen_2019-04-18_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2018-08-06_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-02-09_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2023-10-30_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2022-09-00_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
+24 -2
View File
@@ -3,11 +3,33 @@
> [!question] Frage
> Wie funktioniert das Franck-Hertz-Experiment, und welche Bedeutung hat es für die Quantenmechanik?
>
> Weitere Fragen:
> - Worin besteht der Unterschied zum Photoeffekt?
> - Welches Elektron im $\ce{Hg}$-Gas wird angeregt und wie ist der Übergang?
> - In welche Raumrichtungen geschieht die Emission?
> - Warum treffen die Elektronen nicht auf die Gitteranode?
> - Wie funktioniert die Glühkathode (inkl. Verteilung der Elektronen)?
# Antwort
![[Franck-Hertz-Versuch]]
## Weitere Fragen
### Worin besteht der Unterschied zum Photoeffekt?
Beim [[Der photoelektrische Effekt|Photoeffekt]] wurde die Quantisierung der [[Photon]]enenergie in Proportionalität zu deren Frequenz festgestellt, während der *Frank-Hertz-Versuch* die Quantisierung der Energieaufnahme von Atomen festgestellt hat.
### Welches Elektron im Hg-Gas wird angeregt und wie ist der Übergang?
Die Valenzelektronen beim Quecksilber sind in der 6s-Schale ([Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²) und gehen in die p-Schale über mit einer Energiedifferenz von $\pu{4.9 eV}$.
### In welche Raumrichtungen geschieht die Emission?
Der Raum besitzt keine Vorzugsrichtung. Die Abstrahlung ist isotrop.
### Warum treffen die Elektronen nicht auf die Gitteranode?
Das elektrische Feld, welches die Elektronen in Richtung der Gitteranode beschleunigt ist weitestgehend homogen bis kurz vor der Anode, weshalb sie gleich wahrscheinlich in Richtung einer Gitterlücke beschleunigt werden. Es sehr nah am Gitter wird das Feld inhomogen, wobei die Elektronen jedoch aufgrund ihrer Trägheit nicht beeinflusst werden ($\pu{4,9 eV} \equiv \pu{1.3e6 m/s}$).
Trotz dessen kommt es zu einem Strom an Elektronen, welche in die Gitteranode eintreten. Dieser weißt selbst keinen Franck-Hertz-Verlauf auf, da es zu keinem Energiecutoff aufgrund einer Bremsspannung kommt.
### Wie funktioniert die Glühkathode (inkl. Verteilung der Elektronen)?
Die Glühkathode wird erhitzt wobei die Elektronen durch die [[Stochastische Verteilungen#*Fermi-Dirac*-Verteilung]] beschrieben werden können. Einige Elektronen besetzen hierdurch ab einer gewissen Temperatur auch ionisierte Zustände und werden ausgelöst.
![[fermi_dirac_glühkathode.png]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-12-21_Altprotokoll_Wolf]]
@@ -31,4 +53,4 @@
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+1 -1
View File
@@ -18,4 +18,4 @@ Verwendung in Computern (Transistoren), Schaltungen (Transistoren, Dioden, etc.)
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+2 -1
View File
@@ -18,8 +18,9 @@ Für den *L-Einfang* Diskussion über Aufenthaltswahrscheinlichkeit am Kernmitte
1. [[Notizen_2023-02-09_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2022-10-19_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+1 -1
View File
@@ -16,4 +16,4 @@
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+3 -4
View File
@@ -6,13 +6,12 @@
>
# Antwort
![[Laser]]
# Vorkommen
1. *Insert link here*
2. *And more*
1. *Nie*
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -16,4 +16,4 @@
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
+26
View File
@@ -0,0 +1,26 @@
#question #wasserstoffatom
> [!question] Frage
> Erläutern Sie und zeichnen Sie die Formen der grundlegenden Wasserstoffatom-Orbitale: s-Orbitale, p-Orbitale, d-Orbitale. Betonen Sie die Unterschiede in der räumlichen Ausrichtung und Symmetrie.
>
# Antwort
![[atomorbitale.png]]
Siehe auch [[Wasserstoffatom]] zur Herleitung mit der [[Radialgleichung]] und [[Axialgleichung]]
Der Radialanteil der ersten Atome sieht wie folgt aus
![[radial-wkt.gif]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-02-09_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2022-09-00_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2019-04-18_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -9,6 +9,12 @@
![[Der photoelektrische Effekt]]
> [!question] Alternative Frage
> Erläutere den Photoeffekt und beschreibe die beiden relevanten Kennlinien, die mit diesem Phänomen verbunden sind. Was sagt der y-Achsenabschnitt bei der Energie-Frequenz-Kennlinie aus?
>
Beim Photoeffekt werden wird monochromatisches Licht auf einen Festkörper geschiehenen. Man beobachtet eine Auslösung der Elektronen und eine obere Grenze für die kinetische Energie der Elektronen, welche nicht von der Intensität sondern nur von der Frequenz abhängt. Zur Bestimmung der Elektronenenergie wird eine Gegenspannung angelegt, wobei die Spannung notiert wird, bei welcher keine Elektronen mehr eintreffen. Wenn dieser Versuch für verschiedene Frequenzen durchführt erhält man eine Gerade mit Steigung des Planckschen Wirkungsquantums. Der y-Achsenabschnitt gibt die Auslösearbeit an.
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2023-12-21_Altprotokoll_Wolf]]
@@ -22,8 +28,9 @@
10. [[Notizen_2019-12-19_Altprotokoll_Wolf]]
11. [[Notizen_2018-06-08_Altprotokoll_Wolf]]
12. [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf]]
13. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,20 @@
#question #SM
> [!question] Frage
> Erklären Sie den Zerfallsprozess von negativ geladenen Pionen (Pi^-). Beschreiben Sie die möglichen Zerfallskanäle und erläutern Sie, warum bestimmte Zerfälle unterdrückt sind. Gehen Sie dabei auf die Rolle der Erhaltungssätze und Wechselwirkungen ein, die zur Unterdrückung bestimmter Zerfallswege führen.
# Antwort
Das [[Pion⁻]] zerfällt leptonisch in [[Muon]] weil der Elektronenkanal aufgrund der [[Parität#Chiralität und Helizität]] unterdrückt ist.
![[Parität#Folgen]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-09-19_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2018-06-08_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-12-18_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -17,4 +17,4 @@ Grundlegende [[Symmetrien des Standard-Modells]] bzgl der Farbe und es gibt kein
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,28 @@
#question #experiment
> [!question] Frage
> Erläutern Sie den Rutherfordschen Streuversuch und erklären Sie wie dieser unser Verständnis der Atommodelle verändert hat.
> Wie verändert sich der Wirkungsquerschnitt für relativistische und Spin-$\frac{1}{2}$-Teilchen?
>
# Antwort
![[Atommodelle#Überblick]]
![[Streuexperimente zur Strukturanalyse]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-10-30_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2022-10-19_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2022-09-00_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2022-09-08_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2019-04-18_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2023-12-21_Altprotokoll_Wolf]]
8. [[Notizen_2024-02-20_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,27 @@
#question #experiment
> [!question] Frage
> Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise einer Röntgenröhre. Gehen Sie dabei auf die Hauptkomponenten ein und erläutern Sie, wie Röntgenstrahlen generiert werden.
> - Unterscheiden Sie zwischen charakteristischer Strahlung und Bremsstrahlung, indem Sie die Entstehungsmechanismen beider Arten von Strahlung erklären.
> - Skizzieren Sie das gesamte Spektrum der Röntgenstrahlung, das in einer Röntgenröhre erzeugt wird, und erörtern Sie die Faktoren, die die Form dieses Spektrums beeinflussen.
>
# Antwort
![[Röntgenstrahlung]]
Für den **K-Einfang** siehe auch [[Frage K-Einfang]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2023-12-18_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2023-11-10_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2023-09-19_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2022-09-08_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
+29
View File
@@ -0,0 +1,29 @@
#question #molekülphysik
> [!question] Frage
> Wie sieht die Elektronenkonfiguration von Sauerstoff aus?
> - Wie das Molekülorbital von $\ce{O2}$?
> - Warum bindet es so gut an Wasserstoff?
>
# Antwort
![[Oxygen_molecule_orbitals_diagram.jpeg]]
Aufgrund der einzeln besetzten Moleküle will das Sauerstoff kovalenten [[Molekülbindung]]en eingehen. Das Sauerstoff möchte Edelgaskonfiguration erreichen und ist daher stark elektronegativ.
Ein möglicher Bindungspartner ist Wasserstoff bei der Bildung des gewinkelten Wassermoleküls
![[water-molecule.jpg]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2022-10-19_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2022-09-00_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2018-08-06_Altprotokoll_Wolf]]
5. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
6. [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf]]
7. [[Notizen_2023-09-14_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
+1 -1
View File
@@ -16,4 +16,4 @@
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,24 @@
#question #elektroschwache-vereinigung #quark #SM
> [!question] Frage
> Wenn alle Prozesse der schwachen Wechselwirkung unterdrückt sind: Warum ist der schnellste bekannte Prozess ein schwacher?
> Wie sehen die zugehörigen Zerfallsprozesse aus?
# Antwort
Eigentlich ist die [[Schwache Wechselwirkung]] durch die große Masse der [[Bosonen]] unterdrückt (siehe [[Frage Virtuelle Teilchen]]).
Der Zerfall des [[Top Quark]] ist trotz dessen mit $\tau \approx \pu{1e-25 s}$ der schnellste bekannte Prozess. Dies entsteht aus der sehr großen Masse des [[Top Quark]] und somit einer Begünstigung in das deutlich leichtere [[Bottom Quark]] zu zerfallen. Weiterhin ist die Masse des [[Top Quark]] ausreichend um ohne große Einschränkungen schwache Prozesse nutzen zu können.
Der Gesamte Zerfallsprozess ist im folgenden [[Feynman-Diagramme]] dargestellt.
![[top-decay-feynman.jpeg]]
# Vorkommen
1. [[Notizen_2019-04-18_Altprotokoll_Wolf]]
2. [[Notizen_2018-08-06_Altprotokoll_Wolf]]
3. [[Notizen_2018-06-08_Altprotokoll_Wolf]]
4. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -9,6 +9,7 @@
Virtuelle Teilchen besitzen eine zu große Masse, als dass sie in Prozessen wie [[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]]
auftreten können. Durch die [[Heisenbergsche Unschärferelation]] kann für kurze Zeiten, jedoch gegen Energieerhaltung verstoßen werden und die Teilchen können für Interaktion genutzt werden.
Das virtuelle Teilchen ist nach außen nie sichtbar.
Weiterhin ist durch die große Masse der [[Bosonen]] in der [[Schwache Wechselwirkung]] diese schwach und die Zerfälle im allgemeinen recht träge. Trotzdem ist der schnellste bekannte Zerfall der
# Vorkommen
1. [[Notizen_2023-06-06_Altprotokoll_Wolf]]
@@ -20,4 +21,4 @@ Das virtuelle Teilchen ist nach außen nie sichtbar.
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -18,4 +18,4 @@ Wir brauchen mehr Energie: Siehe [[Frage Beta-Zerfall]]
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
annotation-target: fig/altprotokolle/2018-06-08_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2018-06-08_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2018-08-06_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2018-08-06_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2019-04-18_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2019-04-18_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.7
annotation-target: fig/altprotokolle/2019-12-19_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2019-12-19_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2022-09-00_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2022-09-00_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2022-09-08_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2022-09-08_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2022-10-19_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2022-10-19_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
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---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2022-11-07_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-02-09_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-02-09_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-06-06_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-06-06_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-09-14_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-09-14_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-09-19_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-09-19_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-09-28_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-09-28_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-10-30_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-10-30_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.3
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-11-10_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-11-10_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.0
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-12-18_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-12-18_Altprotokoll_Wolf
@@ -1,4 +1,5 @@
---
grade: 1.7
annotation-target: fig/altprotokolle/2023-12-21_Altprotokoll_Wolf.pdf
---
# Notizen zum Altprotokoll vom 2023-12-21_Altprotokoll_Wolf
@@ -0,0 +1,12 @@
---
grade: 1.3
---
#altprotokoll
*keine Datei vorhanden*
*Folder tags:*
#folder/Altprotokolle
@@ -0,0 +1,138 @@
---
grade: 1
---
**Eigenes Protokoll**
```
Wolf (W), Ich (I)
Alle Antworten sind gekürzt. Meist ausführlicher gesprochen aber Stichworte sollten zum Verständnis ausreichen.
W: Was sind die grundlegenden Dinge, welche die moderne von der klassischen Physik abgrenzen
I: Welle-Teilchen-Dualismus, diskrete Energien, probabilistische Betrachtung des Aufenthalts
W: Wo zeigt sich dies denn?
I: Franck-Hertz, Photoeffekt, Doppelspalt
W: Dann erkläre doch mal den Doppelspalt-Versuch.
I: Skizze gezeichnet mit einfallendem Licht, Gangunterschied, Interferenzbedingung
W: Und warum kommt es zur Interferenz beim Einzelspalt?
I: Skizze und Erklärung mit Interferenzbedingung
W: Wie sieht der Intensitätsverlauf auf dem Schirm aus?
I: sinx/x...
W: Aber wie hängt das jetzt mit unserer Spaltbreite zusammen? Die haben wir ja nirgends verwendet.
I: Naja Definition von x: Kleinwinkelnäherung, Verhältnis der Wellenlänge usw
W: Genau. Wie können wir den funktionalen Zusammenhang herleiten
I: (Erinnere mich noch grob an Ex vor vielen Jahren) Fouriertransformation?
W: Richtig. Aber welche Funktion wird transformiert?
I: Die Spaltfunktion. Rechtecksfunktion skizziert. Beginne zu überlegen und äußere meine Zweifel. In meinem Kopf passt das einfach nicht, dass da sinx/x rauskommen soll.
W: Lässt mich 10s weiter überlegen. Sie haben tatsächlich recht mit der Funktion. Das können Sie ja gerne sich heute Abend nochmals anschauen in Ruhe. Wir hatten ja vorhin einen Doppelspalt behandelt. Wie sieht das Interferenzbild in der Praxis aus?
I: Naja. Überlagerung von Einzelspalt und Doppelspalt mit sinx/x als Einhüllende.
W: Und wie verhalten sich die Minima zueinander.
I: Verhältnis zwischen Spaltbreite und -abstand.
W: Richtig. Wie hat dieses ganze Verhalten nun zur Begründung der modernen Physik beigetragen? Das ganze können wir ja durch eine Welleninterpretation des Lichts erklären.
I: Durch den Photoeffekt wussten wir, dass Licht irgendwie quantisiert sein muss.
W: Denken Sie einfacher.
I: ...
W: Müssen wir Licht verwenden?
I: Nein natürlich nicht. Elektronen bis Fullerene. All das sind klassische Teilchen aber Wellencharakter im Bereich der de-Broglie-Wellenlänge und somit Widerspruch
W: Richtig. Sie haben den Photoeffekt erwähnt erklären Sie diesen.
I: (Nichts neues: Skizze, beide Kennlinien, unterschiedliche Intensitäten in I-U-Diagramm, warum Begrenzung des maximalen Stroms bei umgekehrter Polung -> Raumladungsgesetz)
W: Sie haben als Achsenbeschriftung bei der Energie eV genannt. Wie ist die Umrechnung in Joule?
I: Elementarladung.
W: Und als Zahlenwert?
I: 1,6e-19
W: Richtig. Und weil Coulomb = A\*s und das Volt ist usw, geht das alles auf. Wenn man die Größe als physiker kennt ist man schonmal gut aufgestellt. Dann sollte man nur noch die Avogadro-Konstante wissen
I: 6e23
W: Richtig. Dann gehen wir doch über zum Franck-Hertz-Versuch. Was haben wir da beobachtet?
I: (Auch bereits bekannt: Quantisierung der Energieniveaus usw. Skizze vom Aufbau, Beobachtungen, Erklärung usw)
W: Alle kennen immer die Energie von 4.9 eV. Wahrscheinlich wissen sie auch den Übergang?
I: 6S->6P
W: Ja. Aber warum gibt es denn keine anderen Übergänge?
I: Elektronenenergie herabgesetzt nach Stoß; freie Weglänge zu gering für mehr Energie
W: Wie könnten wir trotzdem die höheren Anregungen erzielen?
I: Mehr Spannung
W: Und wie sonst?
I: Weniger Teilchenzahl durch weniger Temperatur
W: Wovon hängt die mittlere freie Weglänge noch ab? Teilchenzahl hatten wir bereits.
I: Wirkungsquerschnitt
W: Was bedeutet dieser?
I: Erklärung über Querschnittsfläche mit etwas Hilfe
W: Und was sind die Einheiten des Wirkungsquerschnitt?
I: (Stehe komplett auf dem Schlauch) Ich kann es mir herleiten weil multipliziert mit Luminosität kommen die Ereignisse pro Sekunde raus. Und Luminosität steigt mit sinkender Fläche des Strahls und Teilchen pro Sekunde blablabla. cm^2
W: Richtig. Wie kann man diesen Querschnitt theoretisch herleiten?
I: Über die zugehörigen Feynman-Diagramme
W: Und wie genau?
I: (Innerlich setzt die Verzweiflung ein) Repräsentieren ja immer ein Integral und Vertices sind Terme die proportional hinzugefügt werden.
W: Und sonst?
I: Wenn es mehrere Diagramme für den gleichen Prozess gibt müssen diese summiert werden.
W: Richtig. Und auf den kompletten Ausdruck kommt man indem man das Ergebnis summiert. Schreiben Sie mal auf: Sie haben zwei Amplituden A_1 und A_2. Was passiert nun?
I: A_1^2 + A_2^2 + 2A_1 A_2
W: Genau und das spannende ist nun wenn A_2 beispielsweise negativ ist. Dann kommt da was raus
I: - 2 A_1 A_2
W: Richtig. Die Gesamtamplitude wird verringert. Und wie interpretieren sie das?
I: Wir haben Interferenzen zwischen den beiden Zweigen.
W: Erzählt was gelten muss, dass es zur Interferenz kommt. Sie hatten ja Feynman Diagramme erwähnt. Zeichnen Sie doch das Diagramm für die e-e-Streuung.
I: Zeichne Diagramm mit vertikalem Photon
W: Können Sie das Photon auch ersetzen?
I: Ja klar. Durch ein Z.
W: Und warum geht kein Gluon?
I: Weil sie Leptonen sind und keine Farbladung tragen und Gluonen das nicht mögen.
W: Genau. Dann zeichnen Sie doch mal das Diagramm für die Neutrino-Elektron-Streuung
I: Zeichne Feynman mit horizontalem W und e + Antineutrino
W: Geht das auch noch anders? Ich will kein Antineutrino?
I: Ich kann auch ein Positron an einem Neutrino streuen.
W: Nein. Kleiner Tipp das machen viele falsch. Schauen Sie mal auf ihr Blatt.
I: Na klar ich kann auch das erste Diagramm nutzen, wir haben ja einen neutralen Strom.
W: Richtig. Wenn wir uns Elektronen in einem Collider anschauen. Ab welchem Stoßparameter kommt es zur Kollision?
I: Wir haben ein abstoßendes Coulomb-Potential weil beide negativ. Das müssen wir überwinden. (Mund ist schneller als der Kopf) Wenn wir ausreichend Energie haben um das Potential zu überwinden.
W: Das wird jetzt ne spannende Diskussion
I: Nein, stopp. Wir haben ne Divergenz im Potential. Unendliche Energie ist immer schwer :)
W: Richtig. Dann gehen wir doch mal zum Beta-Zerfall über. Wie sieht das Feynman-Diagramm aus?
I: Ich gehe mal von Beta-Minus aus. Zeichne Diagramm.
W: Richtig. Wo viele Studenten immer verzweifeln: Wie sieht die Impulsverteilung des Elektrons aus.
I: Durch das Neutrino haben wir folgenden Kurvenverlauf. Ende der Kurve durch Ruhemasse Neutrino. Was KATRIN macht.
W: Und wie würde es ohne Neutrino aussehen?
I: Delta-Funktion weil Energie-Impuls-Erhaltung und dann nur drei beteiligte Teilchen. Bei einem Zerfall immer die gleiche Energie und dann gleicher Impuls
W: Das Neutron könnte doch aber einen Impuls besitzen vor dem Zerfall
I: Inertialsystem in das Ruhesystem des Neutrons
W: Richtig. Wir haben ein ausgezeichnetes System. Das ist immer praktisch zu verwenden. Und mit der Erhaltung würde sonst
I: ... die Welt und Physik sich selbst zerstören
W: Könnte man so sagen. Lacht. Vorhin bei der Interferenz hatte ich kohärenz genannt. Was ist kohärentes Licht?
I: (Zeitliche und räumliche Kohärenz genannt und erklärt)
W: Ja. Phasengleichheit. Und wie nennt man kohärentes Licht noch?
I: Keine Idee: Kommt halt aus Lasern meistens und. Ähh
W: Laserlicht. Für den Doppelspalt ist sowas sehr praktisch. Aber das hatten wir bereits. Gehen wir zur Festkörperphysik. Wie können Sie damit Kristalluntersuchungen machen?
I: Bragg-Streuung. Skizze. Röntgenstrahlung weil Wellenlänge.
W: Und wie kommt man jetzt auf die Kristallstruktur?
I: Durch eine Fouriertransformation.
W: Ja durch eine mehrdimensionale Transformation. Oder wenn man faul ist in Mathe simuliert man sich einfach viele Gitter und macht es in die andere Richtung.
Beisitzer: Es geht auch noch anders.
W: Fragender Blick. Echt?
I: (halte mich raus. Ich hab keinen Plan. Die dürfen das gerne ohne mich ausdiskutieren :) )
B: Durch die Symmetrie des Interferenzbildes kann man rückschließen auf die Symmetrie des Gitters
W: Ja. Wenn man Erfahrung hat geht das bestimmt. Da kennen Sie (Besitzer) sich bestimmt besser aus. Egal machen wir weiter. In der Festkörperphysik sind Schwingungen ja wichtig. Was wissen sie dazu.
I: Phononen. Äquivalent zu Photonen mit diskreter Energie usw.
W: Und Dispersionsrelation. Was ist das und wie sieht sie aus?
I: Verlauf von Wellenzahl und Kreisfrequenz. Proportional zu |sin(ka/2)| bis zur Zonengrenze der Brioullin-Zone. Herleitung über lineare Kette.
W: Welche Annahmen treffen wir bei der linearen Kette?
I: Quadratisches Potential weil Minimum und Taylor.
W: Sonst?
I: Stammel irgendwas raus. Kein Plan mehr.
W: Joa. Aber wenn sie sich mal anschauen. Es gibt ja viele Atome in der Kette und das ist doof zu rechnen für das einzelne Atom.
I: Ja natürlich nur die nächsten Nachbarn.
W. Richtig. Machen wir weiter bei der Disperionsrelation. Welche Geschwindigkeiten gibt es da.
I: Phasen- und Gruppengeschwindigkeit mit Bedeutung und Definition
W: Und was gilt an den Randbereichen und in der Mitte
I: v_gr = 0; v_gr = v_ph
W: Und dann gibt es doch aber noch einen Ast oder?
I: Biatomare Basis und dann optischer Ast usw
W: Wie sehen denn die Schwingungen vom akustischen Ast aus? Transversal oder Longitudinal?
I: Longitudinal
W: Ja. Mir fallen jetzt langsam keine Fragen mehr ein. Sie merken schon ich stelle einfach nur noch zufällige Fragen. Ich hab auch eigentlich keine Lust mehr. Wenn Sie nichts dagegen haben, können Sie kurz einmal vor die Tür gehen. Aber nicht weglaufen.
(ca. 45 Minuten Prüfung)
W: Sie können wieder rein kommen. Eigentlich frage ich immer nach einer Selbsteinschätzung.
I: Joa. Vielleicht so im Bereich einer 1.3
W: Und warum kein 2.0
I: Ich glaub dafür war es zu gut
W: Und warum keine 1.0
I: (Weil man überheblich wirkt - Sag ich aber nicht und) weil es paar Unsicherheiten gab und ich nicht alles so wirklich wusste
W: Dann zeigen Sie uns doch kurz mal auf ihrem Aufschrieb wo das war. Dann ändern wir die Note nochmal :)
I: ähhhh.... ne... soooo schlimm wars bestimmt nicht :)
W: Denken wir auch. Sie haben sich gut geschlagen. Noch Tipp für Theo gegeben und von Theo Prüfern abgeraten.
```
+1 -1
View File
@@ -90,4 +90,4 @@ annotation-target: "[[FragenEx.pdf]]"
*Folder tags:*
#folder-Altprotokolle
#folder/Altprotokolle
@@ -12,7 +12,7 @@ $$
\left(\frac{\mathrm{d}E}{\mathrm{d}x}\right)_{ion} = \left(\frac{\mathrm{d}E}{\mathrm{d}x}\right)_{brems}
$$
mit $E_c \approx \frac{610\,\mathrm{MeV}}{Z+1.24}$.
Des Weiteren weißt das Bremsstrahlungs-Spektrum diskrete [[Röntgenstrahlung|Röntgen-Peaks]] auf.
Des Weiteren weißt das Bremsstrahlungs-Spektrum bei einer [[Röntgenstrahlung|Röntgenröhre]] diskrete [[Röntgenstrahlung|Röntgen-Peaks]] auf.
*Folder tags:*
@@ -0,0 +1,13 @@
---
aliases:
- Synchrotronlicht
---
#class/Ex-IV #beschleuniger
Die **[[Synchrotron]]strahlung** bezeichnet die elektromagnetische Abstrahlung beschleunigter Ladungen, welche auf eine **Kreisbahn** gezwungen werden.
Die Abstrahlung erfolgt tangential.
*Folder tags:*
#folder/Detektor-und-Beschleunigertechnologie #folder/Grundlagen
@@ -2,6 +2,9 @@
Wenn ein ultra-relativistisches Teilchen eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlicher Permittivität passiert, wird die sogenannte Übergangsstrahlung emittiert. Es werden keV-Photonen in Vorwärts-Richtung emittiert.
Eine mögliche Erklärung sind die Spiegelladungen in Materialien mit Permittivität, wobei der Unterschied der Permittivität dazu führt, dass ein zeitlich verändernder Dipol entsteht, welcher [[Photon]]en aussendet.
Übergangsstrahlung entsteht auch zu geringen Teilen in einer [[Röntgenstrahlung|Röntgenröhre]].
*Folder tags:*
@@ -13,4 +13,4 @@ Photomultiplier Tubes, kurz PMTs, sind hochempfindliche Lichtdetektoren, die sel
*Folder tags:*
#folder-Detektor-und-Beschleunigertechnologie
#folder/Detektor-und-Beschleunigertechnologie
@@ -5,6 +5,7 @@ Das Proportionalzählrohr ist eine Sonderform der Ionisationskammer, wobei die P
- Lawinen entstehen nur in engem Volumen um den Draht mit elektrischer Feldstärke $E > E_{min}$, wobei das elektrische Feld in der Kammer $E \propto r^{-1}$.
- ![[Proportional_counter_avalanches.jpeg]]
- Zusatz von Quenchgas (CH4, CO2, etc) da sonst durch photonischer Anregung der Atome an der Wand des Zählrohrs ebenfalls Lawinen entstehen
- experimentelle Verwendung nach *Dr. Adolf Trost*
Die verschiedenen Betriebsmoden sind im folgenden aufgeführt
![[betriebsmoden-zählrohr.png]]
@@ -27,7 +27,7 @@ $$
\left(\frac{d \sigma}{d \Omega}\right)_\text{Mott} = \left(\frac{d \sigma}{d \Omega}\right)_\text{Rutherford} \cdot \frac{E_f}{E_{i}}(1 - \beta^{2}\sin^2(\frac{\theta}{2}))
$$
![[rutherford_mott.png]]
## Formfaktor
Die Streuung an ausgedehnten Objekten bedarf der Einführung des Formfaktors. Bei hohem Impulstransfer $|\vec{q}|$ . Falls die *de-Broglie-Wellenlänge* des Projektils $\lambda \approx R$ (Kernradius) finden wir Abweichungen, welche durch den Formfaktor $F(\vec{q})$ ausgeglichen werden.
@@ -47,7 +47,7 @@ Bei solch einem hohen Impulstransfer koppeln die Elektronen an die Ladung und da
$$
\left(\frac{d \sigma}{d \Omega}\right)_\text{exp} = \left(\frac{d \sigma}{d \Omega}\right)_\text{Mott} \cdot \left(\underbrace{\frac{G_{E}^{2}+ \frac{Q^2}{4M^{2}}G_{M}^2}{1+\frac{Q^2}{4M^{2}}}}_{\theta \text{ unabh.}} +\underbrace{\frac{Q^2}{2M^{2}}G_M^2\tan^2(\theta/2)}_{\theta\text{ abh.}}\right)
$$
mit dem magnetischen und elektrischen Formfaktor $G_{M/E}(Q^2)$. Dieser Wirkungsquerschnitt wird auch gerne zur Rosenbluth-Formel verallgemeinert mit
mit dem magnetischen und elektrischen Formfaktor $G_{M/E}(Q^2)$. Dieser Wirkungsquerschnitt wird auch gerne zur *Rosenbluth-Formel* verallgemeinert mit
$$
A(Q^{2)} + B(Q^{2)}\tan^2(\frac{\theta}{2})
$$
@@ -6,4 +6,4 @@ Die abgegebenen Photonen sind im Bereich des klassischen Lichts und die Menge gi
*Folder tags:*
#folder-Detektor-und-Beschleunigertechnologie
#folder/Detektor-und-Beschleunigertechnologie
@@ -32,6 +32,11 @@ Nach der Entdeckung des [[J psi]] kam es zu immer weiteren suchen nach doppelten
Seit dem wird in der Teilchenphysik bei neuen Entdeckungen stets eine Signifikanz von $> 5 \sigma$ gefordert.
![[teilchenmassen.png]]
![[teilchenlebensdauern.png]]
*Folder tags:*
*No folder tags*
@@ -17,7 +17,7 @@ Einige der herausragenden Errungenschaften von Brookhaven umfassen:
Brookhaven verfügt über mehrere hochrangige Forschungseinrichtungen:
- **RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider)**: Ein Beschleuniger, der hochenergetische Kollisionen zwischen schweren Ionen ermöglicht, um Zustände der Materie unter extremen Bedingungen zu untersuchen.
- **NSLS-II (National Synchrotron Light Source II)**: Eine der weltweit hellsten Synchrotronlichtquellen, die Forschern aus einer Vielzahl von Disziplinen fortschrittliche Imaging- und Analysetechniken bietet.
- **NSLS-II (National Synchrotron Light Source II)**: Eine der weltweit hellsten [[Synchrotronstrahlung|Synchrotronlicht]]quellen, die Forschern aus einer Vielzahl von Disziplinen fortschrittliche Imaging- und Analysetechniken bietet.
- **Center for Functional Nanomaterials**: Ein Forschungszentrum, das auf die Entwicklung von Nanotechnologien ausgerichtet ist.
### Aktuelle Nutzung und Bedeutung
@@ -27,4 +27,4 @@ Das Brookhaven National Laboratory bleibt ein Zentrum für wissenschaftliche Inn
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
View File
@@ -25,4 +25,4 @@ Durch seine Spitzenforschung und die Entwicklung innovativer Technologien trägt
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
@@ -1,6 +1,6 @@
#class/Ex-IV #experiment
*Albert Einstein* erklärte 1905 den photoelektrischen Effekt, der zeigt, dass Licht aus Quanten, den sogenannten [[Photon]]en, besteht. Diese Entdeckung, die durch Experimente mit der Gegenfeldmethode quantitativ belegt wurde, unterstrich den Teilchencharakter des Lichts und führte zu Einsteins Nobelpreis im Jahr 1921.
*Albert Einstein* erklärte 1905 den photoelektrischen Effekt ([[Photoeffekt]]), der zeigt, dass Licht aus Quanten, den sogenannten [[Photon]]en, besteht. Diese Entdeckung, die durch Experimente mit der Gegenfeldmethode quantitativ belegt wurde, unterstrich den Teilchencharakter des Lichts und führte zu Einsteins Nobelpreis im Jahr 1921.
![Gegenfeldmethode beim photoelektrischen Effekt](fig/Ex4_0423_Photoeffekt_gegenfeldmethode.svg.png)
@@ -12,6 +12,11 @@ Die experimentelle Untersuchung des photoelektrischen Effekts basiert auf der Be
*Albert Einstein* lieferte 1905 eine Erklärung für diese Beobachtungen, indem er die Quantisierung von Licht vorschlug. Er erhielt für diese Erklärung, die Licht als aus Photonen bestehend annimmt, 1921 den Nobelpreis. Jedes Photon trägt die Energie $E = h\nu$, wobei $\nu$ die Frequenz des Lichtes ist. Der photoelektrische Effekt lieferte somit einen direkten Beweis für die Quantennatur des Lichts und spielte eine zentrale Rolle in der Entwicklung der Quantenmechanik.
![[photoeffekt-strom-spannung.png]]
Im Experiment zum photoelektrischen Effekt zeigt das Strom-Spannungs-Diagramm deutlich, wie die Lichtintensität die Anzahl der emittierten Elektronen und somit den Sättigungsstrom beeinflusst. Mit steigender Lichtintensität erhöht sich die Anzahl der Photonen, die auf das Material treffen, was zu einer größeren Anzahl von emittierten Elektronen führt. Dies äußert sich in einem höheren Sättigungsstrom für höhere Lichtintensitäten, wie in den Kurven dargestellt. Die Sättigung zeigt, dass alle verfügbaren Photoelektronen von der Anode eingefangen werden.
Der Stoppspannung, der Spannung, bei der der Strom auf null fällt, weil selbst die energiereichsten Photoelektronen nicht mehr die Anode erreichen können, bleibt jedoch unabhängig von der Lichtintensität konstant. Dies liegt daran, dass die Stoppspannung nur von der Energie der Photonen (ihrer Frequenz) und der Austrittsarbeit des Materials abhängt, nicht aber von der Anzahl der Photonen.
*Folder tags:*
+1 -1
View File
@@ -26,4 +26,4 @@ Fermilab bleibt an der vordersten Front der Forschung in der Teilchenphysik, mit
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
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@@ -27,4 +27,4 @@ Nach der Stilllegung von HERA wurden die Anlagen und Ressourcen des DESY für ne
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
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@@ -22,4 +22,4 @@ Durch die Präzisionsmessungen von KATRIN erhofft sich die wissenschaftliche Gem
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
View File
@@ -25,4 +25,4 @@ PETRA III zeichnet sich durch extrem helle und fokussierte [[Röntgenstrahlung]]
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
View File
@@ -1,6 +1,6 @@
#class/Ex-V-II #experiment #neutrino
Das Experiment von *Cowan* und *Reines* mit dem Detektor *Herr Auge* zum Nachweis der Neutrinos konnte erstmals die Existenz der [[Neutrino]]s nachweisen. Die Messung beruht auf der inversen $\beta$-Interaktion ([[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]]) eines Neutrinos mit einem Proton nach dem folgenden Feynman-Diagramm
Das Experiment von *Cowan* und *Reines* mit dem Detektor *Herr Auge* zum Nachweis der Neutrinos konnte erstmals die Existenz der [[Neutrino]]s nachweisen. Die Messung beruht auf der inversen $\beta$-Interaktion ([[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]]) eines Neutrinos mit einem Proton nach dem folgenden [[Feynman-Diagramme]]
![[inverse-beta-decay.png]]
Den hohen notwendigen Neutrinofluss, welcher benötigt wurde, stammte aus einem Kernreaktor im Rahmen des Savannah River Areals. Der Fluss ist notwendig aufgrund eines sehr geringen Wirkungsquerschnitts. Der Detektor besteht aus zwei Wassertanks getrennt durch ein *liquid scintillator* und Detektion über [[Photomultiplier]] mit einer Koinzidenzschaltung, da das Positron annihiliert und zwei Gammas entsendet werden.
+2 -2
View File
@@ -18,7 +18,7 @@ Das Hauptziel des SLAC ist die Erforschung der fundamentalen Struktur des Univer
- **Teilchenphysik**: Untersuchung der fundamentalen Teilchen und Kräfte, einschließlich der Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells.
- **Astroteilchenphysik und Kosmologie**: Erforschung des Universums auf den größten Skalen, einschließlich der dunklen Materie und der dunklen Energie.
- **Materialwissenschaften und Chemie**: Nutzung von Synchrotronlichtquellen und Freie-Elektronen-Lasern zur Untersuchung der Eigenschaften von Materialien und chemischen Reaktionen auf atomarer Ebene.
- **Materialwissenschaften und Chemie**: Nutzung von [[Synchrotronstrahlung|Synchrotronlicht]]quellen und Freie-Elektronen-Lasern zur Untersuchung der Eigenschaften von Materialien und chemischen Reaktionen auf atomarer Ebene.
- **Biophysik und Medizinische Physik**: Anwendung von Röntgenstrahltechniken zur Untersuchung biologischer Moleküle und Prozesse, mit dem Ziel, neue Einblicke in lebenswichtige biologische Systeme und Krankheitsmechanismen zu gewinnen.
Das SLAC National Accelerator Laboratory bleibt an der vordersten Front der Forschung, indem es ständig neue Technologien entwickelt und anwendet, um die Geheimnisse des Universums zu entschlüsseln.
@@ -26,4 +26,4 @@ Das SLAC National Accelerator Laboratory bleibt an der vordersten Front der Fors
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
View File
@@ -26,4 +26,4 @@ Mit dem Start von SuperKEKB und dem Belle II-Detektor im Jahr 2018 begann eine n
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+1 -1
View File
@@ -21,4 +21,4 @@ Die Forschungsarbeiten des XENON-Experiments sind ein zentraler Bestandteil der
*Folder tags:*
#folder-Experimente
#folder/Experimente
+25 -19
View File
@@ -1,24 +1,30 @@
#altprotokoll
- [ ] Altprotokoll vom 2023-12-21: [[Notizen_2023-12-21_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
- [ ] Altprotokoll vom 2023-12-18: [[Notizen_2023-12-18_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
- [ ] Altprotokoll vom 2023-11-10: [[Notizen_2023-11-10_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
- [ ] Altprotokoll vom 2023-10-30: [[Notizen_2023-10-30_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
- [ ] Altprotokoll vom 2023-09-28: [[Notizen_2023-09-28_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
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- [ ] Altprotokoll vom 2022-11-07: [[Notizen_2022-11-07_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
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- [ ] Altprotokoll vom 2018-06-08: [[Notizen_2018-06-08_Altprotokoll_Wolf|Link zum Protokoll]]
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```dataview
TABLE length(file.inlinks)-1 AS NumQuestions, grade
FROM #altprotokoll AND #folder/Altprotokolle
SORT grade ASC, length(file.inlinks) DESC
```
*Folder tags:*
*No folder tags*
*No folder tags*
+3 -1
View File
@@ -3,7 +3,9 @@ Aliases: [ "#question" ]
---
#question
```dataview
LIST FROM #question
TABLE length(file.outlinks) as mentions
FROM #question AND #folder/Altprotokolle
SORT length(file.outlinks) DESC
```
@@ -13,7 +13,7 @@ Die Rate für die Absorption und die stimulierte Emission ist gegeben durch [[Fe
Diese Regel folgt direkt aus der [[Störungstheorie]]. Die Funktion $\rho(\omega)$ beschreibt dabei die Zustandsdichte der einfallenden [[Photon]]en. Um diese Dichte zu bestimmen betrachten wir die theoretische Anzahl an Photonen in Abhängigkeit der Kreisfrequenz $$N(\omega) = 2 \cdot \frac{4}{3} \pi r^3 = \frac{8 \pi L^3 \omega^3}{3 (2\pi)^3 c^3} = \frac{V}{2 \pi^2 c^3} \omega^3$$ Zur Herleitung dieser wurde mehrfach die Näherung des [[Atommodelle#Bohrsche Atommodell]] genutzt. Somit folgt die Photonendichtefunktion als $$\Rightarrow \rho(\omega) = \frac{\partial N}{\partial \omega} = \frac{3}{2} \frac{V}{\pi^2 c^3} \omega^2$$
Nun verbleibt es die Rate der spontanen Emission $S$ zu berechnen. *Einstein* postulierte hierfür, dass man die spontane Emission als stimulierte Emission durch [[Wärmestrahlung|Schwarzkörperstrahlung]] verstehen könne. Für die **Hohlraumstrahlung** gilt im thermischen Gleichgewicht $$N = N_0 e^{- \frac{\hbar \omega}{k_B T}}$$ und die Energiedichte dieser ist gegeben durch die *Lorentzkurve* $$I(\omega) = \frac{\hbar \omega^2}{\pi^2 c^3} \frac{1}{e^{\frac{\hbar \omega}{k_B T}} - 1}$$
Nun verbleibt es die Rate der spontanen Emission $S$ zu berechnen. *Einstein* postulierte hierfür, dass man die spontane Emission als stimulierte Emission durch [[Wärmestrahlung|Schwarzkörperstrahlung]] verstehen könne. Für die **Hohlraumstrahlung** gilt im thermischen Gleichgewicht $$N = N_0 e^{- \frac{\hbar \omega}{k_B T}}$$ und die Energiedichte dieser ist gegeben durch die *Lorentzkurve* (siehe [[Resonanzen]]) $$I(\omega) = \frac{\hbar \omega^2}{\pi^2 c^3} \frac{1}{e^{\frac{\hbar \omega}{k_B T}} - 1}$$
![[Ex4_0723_Lorentzkurve.png]]
Ohne Beweis werde an dieser Stelle angegeben, dass somit die Rate der spontanen Emission folgt als $$
@@ -58,4 +58,4 @@ Spontane Emission
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -5,4 +5,4 @@ Die Aufspaltung von Spektrallinien ist ein fundamentales Phänomen in der Atom-
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -17,10 +17,11 @@ $$E = a_v A - a_o A^\frac{2}{3} - a_c Z (Z-1) A^{-\frac{1}{3}} + a_s \frac{(N-Z)
0 &\text{für } \mathbf{g,u} \text{ oder } \mathbf{u,g}\\
-a_p A^{-\frac{1}{2}} &\text{für } \mathbf{u,u}
\end{cases}$$
![[Bethe-Weizsäcker.svg]]
Diese Korrekturen favorisieren symmetrische Kombinationen von [[Proton]]en und [[Neutron]]en sowie eine gerade Anzahl beider Nukleonenarten. Der Term $a_s$ bevorzugt symmetrische Kerne, während $a_p$ gerade Anzahlen von Protonen und Neutronen begünstigt.
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik #folder-Kerne
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik #folder/Kerne
@@ -8,4 +8,4 @@ Erklärung der verschiedenen [[Kernprozesse]] durch *tunneln*.
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik #folder-Kerne
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik #folder/Kerne
@@ -3,7 +3,7 @@
1896 entdeckte *Henri Becquerel*, dass Uran mit einer unsichtbaren Strahlung Fotoplatten schwärzte. Heute ist die von Uran ermittierte Strahlung als $\alpha$-Strahlung bekannt. Ein Zerfall folgt dem Schema $$\ce{^{A}_ZA} \longrightarrow \ce{^{A-4}_{Z-2}B} + \underbrace{\ce{^4He^{2+}}}_{2 {\mathbf{p}^+}+ 2 {\mathbf{n}^0}}$$
Bemerkenswert ist des Weiteren, dass der Alpha-Zerfall nur möglich ist, da der Heliumkern aus dem Potentialtopf der Kernbindung heraustunnelt.
Bemerkenswert ist des Weiteren, dass der Alpha-Zerfall nur möglich ist, da der Heliumkern aus dem Potentialtopf der Kernbindung ([[Kernmodelle]]) heraustunnelt.
# Der Beta-Zerfall
@@ -21,6 +21,7 @@ Außerdem werden kurz angerissen:
$$\ce{^A_ZA} \longrightarrow \ce{^{A}_{Z-1}B} + {\mathbf{e}^+}+ \nu_e$$
## Elektroneneinfang
![[Beta Plus Decay.svg]]
$$\ce{^Z_AA} + {\mathbf{e}^-}\longrightarrow \ce{^A_{Z-1}B} + \nu_e$$
@@ -39,7 +40,7 @@ Im folgenden wird die Kernfusion am Beispiel der Reaktion des Wasserstoffbrennen
# Die Kernspaltung
Die Kernspaltung wurde 1938 von *Otto Hahn* und *Strassmann* entdeckt. Dabei wird ein schwerer Kern in zwei leichtere Kerne gespalten. Dieser Prozess wird durch die Emission von Neutronen begleitet. Die Gesamtreaktion wird am Beispiel der Kernspaltung von $\ce{^235U}$ aufgezeigt. $$\ce{^235U} + {\mathbf{n}^0} \ce{^236U} \longrightarrow \ce{^93Pb} + \ce{^141Cs} + 2 {\mathbf{n}^0}+ \Delta E$$ Die frei werdenden Neutronen können dabei erneut von weiteren Uran-235-Kernen eingefangen werden, wodurch es zu einer Kettenreaktion kommt.
Die Kernspaltung wurde 1938 von *Otto Hahn* und *Strassmann* entdeckt. Dabei wird ein schwerer Kern in zwei leichtere Kerne gespalten. Dieser Prozess wird durch die Emission von Neutronen begleitet. Die Gesamtreaktion wird am Beispiel der Kernspaltung von $\ce{^235U}$ aufgezeigt. $$\ce{^235U} + {\mathbf{n}^{0} \to}\ce{^236U} \longrightarrow \ce{^93Pb} + \ce{^141Cs} + 2 {\mathbf{n}^0}+ \Delta E$$ Die frei werdenden Neutronen können dabei erneut von weiteren Uran-235-Kernen eingefangen werden, wodurch es zu einer Kettenreaktion kommt.
@@ -9,4 +9,4 @@ $$
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik #folder-Kerne
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik #folder/Kerne
@@ -21,4 +21,4 @@ Des Weiteren wird der Effekt der stimulierten Emission zur Verstärkung von Lich
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -11,4 +11,4 @@ Das Prinzip der Laserkühlung schafft es die Geschwindigkeit der Gasatome auf ei
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -12,8 +12,9 @@
Das Spektrum besteht aus einem kontinuierlichen Spektrum der [[Bremsstrahlung]] und charakteristische Peaks aufgrund von Übergängen in die *K*-Schale ($n=1$) aus angehobeben Zuständen.
![[Röntgenspektrum-Molybdän_Energien.svg]]
Das [[Bremsstrahlung]]sspektrum weißt einen Cutoff auf, welcher die maximale Elektronenenergie repräsentiert (mehr Energie kann nicht in ein Photon umgewandelt werden)
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -1,7 +1,7 @@
#class/Ex-IV #kerne
## Streuquerschnitt und Übergangswahrscheinlichkeit
Der Streuquerschnitt wird definiert als $\frac{\mathrm{d}\sigma}{\mathrm{d}\Omega}$, wobei die einlaufende Welle als $\psi_e = e^{i \vec{k} \vec{r}}$ und die auslaufende Welle als $\psi_a = e^{i \vec{k}' \vec{r}}$ angenommen werden. Die Übergangswahrscheinlichkeit, formuliert durch das Streupotential $V(r)$, ist
Der Streuquerschnitt wird definiert als $\frac{\mathrm{d}\sigma}{\mathrm{d}\Omega}$, wobei die einlaufende Welle als $\psi_e = e^{i \vec{k} \vec{r}}$ und die auslaufende Welle als $\psi_a = e^{i \vec{k}' \vec{r}}$ angenommen werden. Die Übergangswahrscheinlichkeit, formuliert durch das Streupotential $V(r)$, ist (vgl. [[Fermis Goldene Regel]])
$$M_{fi} = \left\langle \psi_a \middle\lvert V(r) \middle\rvert \psi_e \right\rangle$$
@@ -21,9 +21,9 @@ Das Streupotential einer Punktladung wird durch das Coulomb-Potential repräsent
Die Streuung an einer beliebigen Ladungsverteilung führt zu einem Streupotential, das sich aus einer Faltung der Ladungsverteilung mit dem Coulomb-Potential ergibt. Dies resultiert in einem Streuquerschnitt, der ebenfalls proportional zu $\frac{1}{q^4} \left\lvert \rho(q) \right\rvert^2$ ist, wobei $\rho(q)$ die Fouriertransformierte der Ladungsdichte darstellt.
Für eine konstante Ladungsdichte innerhalb einer Kugel und deren Verschwinden außerhalb ergibt sich eine Besselfunktion als Lösung. Dies unterstützt die Annahme einer gleichmäßigen Protonenverteilung im Kern und definiert einen festen Kernradius:
Für eine konstante Ladungsdichte innerhalb einer Kugel und deren Verschwinden außerhalb ergibt sich eine Besselfunktion als Lösung. Dies unterstützt die Annahme einer gleichmäßigen Protonenverteilung im [[Kernmodelle|Kern]] und definiert einen festen Kernradius:
$$R = \pu{{1.128} {fm}} A^{\frac`{1}{3}}$$ mit $A = N + Z$. Dieses Modell unterstützt die Vorstellung eines kompakten Kerns mit einer konstanten Ladungsdichte im Zentrum von ca. $\pu{{.17} {per cubic femto m}} \frac{Z e}{A}$.
$$R = \pu{{1.128} {fm}} A^{\frac`{1}{3}}$$ mit $A = N + Z$. Dieses Modell unterstützt die Vorstellung eines kompakten Kerns mit einer konstanten Ladungsdichte im Zentrum von ca. $\pu{{.17} {per cubic femto m}} \frac{Z e}{A}$.
*Folder tags:*
@@ -24,6 +24,12 @@ M(\lambda) d \lambda = \frac{2 \pi h c^{2}}{\lambda^{5}} \frac{d \lambda}{e^{\fr
$$
Das System konnte Energie nur in kleinsten Portionen von $h \nu$ aufnehmen und abgeben.
# Wiensches Verschiebungsgesetz
Die Wellenlänge mit der maximalen Leistung verhält sich nach dem **Wienschen Verschiebungsgesetz** wie folgt
$$
\lambda_{max} = \frac{b}{T}
$$
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Atomphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Atomphysik
@@ -10,4 +10,4 @@ Ein Beispiel für die Gestalt der ersten Brillouin-Zone ist bei einem kubisch ra
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -24,4 +24,4 @@ Die folgenden Strukturen sind üblich:
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -26,4 +26,4 @@ Allgemein gilt für ein Gitter mit $p$-atomiger Basis, gibt es 3 akustische und
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -42,4 +42,4 @@ Es kann definiert werden
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -9,4 +9,4 @@ Durch die verschiedenen Lagen der Elektronenbänder entstehen die verschiedenen
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -12,7 +12,17 @@ $$
Die *Fermi-Energie* ist die dem Impuls zugeordnete Energie. Ein solches Gas wird auch als **entartetes Gas** bezeichnet.
Im Extremfall von $T=0$ sind alle Zustände bis $p_F$ besetzt und kein einziger darüber. Mit steigender Temperatur verschwimmt die Grenze. Für die Verteilung siehe [[Stochastische Verteilungen#*Fermi-Dirac*-Verteilung]]
# Ladungstransport
Der Ladungstransport im **Elektronengas** wurde zuerst von *Paul Drude* im **Drude-Modell** erklärt. Die Elektronen können sich frei bewegen. Es entsteht ein Widerstand durch Kollision mit den Atomrümpfen, wobei die elektrische Leitfähigkeit abgeleitet werden kann als
$$
\sigma = \frac{n e^{2}}{m_{e}} \tau
$$
mit der *mittleren freien Flugzeit* $\tau$.
*Arnold Sommerfeld* erweitert das Modell um die quantenmechanische Betrachtung mit den Folgen aus dem Abschnitt [[#Fermi-Gas]] (Stichwort [[Stochastische Verteilungen#*Fermi-Dirac*-Verteilung]], [[Pauli-Prinzip]], usw.).
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -9,4 +9,4 @@ Liegen zwei Gitterpunkte auf der Kugeloberfläche, kommt es zu einem Reflex
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -60,4 +60,4 @@ Im Folgenden sind die Bravais-Gitter nach den Kristallsystemen, mit abnehmender
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -55,4 +55,4 @@ Diese Verfeinerung erlaubt bereits eine genauere Aussage, als das Einsteinmodell
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -8,9 +8,9 @@ Bei Halbleitern liegt die [[Elektronengas#Fermi-Gas|Fermi-Energie]] zwischen dem
Elektronen aus dem Leitungsband können mit den Defektelektronen rekombinieren (Elektron-Loch-Rekombination). Dieser Übergang zwischen den beteiligten Niveaus kann unter Abgabe von elektromagnetischer Rekombinationsstrahlung ([[Photon]]) und/oder unter der Abgabe eines Impulses an das Kristallgitter ([[Phononen]]) erfolgen.
## Dotierung
Durch Einbringen von [[Kristallfehler]] in einen Halbleiterkristall können die elektrischen Eigenschaften stark beeinflusst werden. Durch ein Fremdatom entsteht zumeist ein diskretes Energieniveau in der Bandlücke, wodurch der Übergang erleichtert wird. Meistens reichen schon geringste Mengen an Fremdatome ($\mathcal{O}(10^{-7})$). Es wird unterschieden in *n-* (negativ) und *p-Dotierung* (positiv), je nachdem ob das Fremdatom ein Elektron mehr oder weniger einbringt.
Durch Einbringen von [[Kristallfehler]] in einen Halbleiterkristall können die elektrischen Eigenschaften stark beeinflusst werden. Durch ein Fremdatom entsteht zumeist ein **diskretes Energieniveau in der Bandlücke** (Lage abhängig von der Dotierung; nah an Valenz oder Leitungsband), wodurch der Übergang erleichtert wird. Meistens reichen schon geringste Mengen an Fremdatome ($\mathcal{O}(10^{-7})$). Es wird unterschieden in *n-* (negativ) und *p-Dotierung* (positiv), je nachdem ob das Fremdatom ein Elektron mehr oder weniger einbringt.
![[Dotierung.svg]]
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -27,4 +27,4 @@ Durch die Entstehung einer Versetzung ändern sich die [[Elastische Eigenschafte
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -18,8 +18,13 @@ Eine einfachere Überprüfung dieser Bedingung ist über das [[Reziprokes Gitter
Weitere mathematischen Methoden zur Bestimmung der Reflexionsrichtungen sind die [[Ewald-Kugel]] und die [[Brillouin-Zone]].
# Debye-Scherrer-Verfahren
Zur Untersuchung von kristallinen Pulvern wird gerne das *Debye-Scherrer-Verfahren* verwendet, bei welchem zusätzlich zu den Einkristallen auch zufällige Anordnungen ausgewertet werden können.
Wenn die gestreute Strahlung aufgefangen wird, können glatte Ringe beoobachtet werden anstatt einfacher Punkte. Durch ausmessen der Ringe kann die [[Gittergeometrie]] bestimmt werden.
![[Debye-Scherrer.png]]
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -5,4 +5,4 @@
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -8,4 +8,4 @@ Die *Photon-Phonon-Streuung* wird auch als *Brillouin*-Streuung bezeichnet.
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -12,4 +12,4 @@ $$
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -8,4 +8,4 @@ Man wähle einen Punkt in der [[Gittergeometrie]] und halbiert die Verbindungss
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Festkörperphysik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Festkörperphysik
@@ -12,4 +12,4 @@ mit dem Anfangszustand $\ket{i}$ und dem Endzustand $\bra{f}$. Die Zustandsdicht
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Quantenmechanik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Quantenmechanik
@@ -1,6 +1,6 @@
#class/Ex-IV #begriffsdefinition #QM
Analog zum Begriff bezeichnet der **Gesamtdrehimpuls** die Summe/Linearkombination meherer Drehimpulse. Generell muss bei der Summation die Linearkombination beachtet werden, weshalb eine einfache Summe nichts korrekt ist (Stichwort: *Clebsch-Gordon-Koeffizienten*).
Analog zum Begriff bezeichnet der **Gesamtdrehimpuls** die Summe/Linearkombination mehrerer Drehimpulse. Generell muss bei der Summation die Linearkombination beachtet werden, weshalb eine einfache Summe nichts korrekt ist (Stichwort: *Clebsch-Gordon-Koeffizienten*).
# Kernspin
Der Kernspin ist definiert als die Summe der Gesamtdrehimpulse der Kernbausteine ($A$)
@@ -12,4 +12,4 @@ $$
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Quantenmechanik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Quantenmechanik
@@ -6,6 +6,10 @@ Die Anordnung von [[Elektron]]en in Atomen folgt bestimmten Regeln, die ihre Ene
Bei der Bestimmung der Elektronenkonfiguration im Grundzustand eines Atoms können die *Hundschen* Regeln angewendet werden, speziell für leichte Elemente, wo die [[Feinstruktur#Spin-Bahn-Kopplung]] gering ist. Diese Regeln, formuliert von *Friedrich Hund*, dienen dazu, die Gesamtspin- und Bahndrehimpulswerte durch eine bestimmte Besetzung der Elektronenorbitale zu maximieren, wodurch die Coulomb-Abstoßung innerhalb des Atoms minimiert wird.
1. **Maximale Multiplizität (Regel 1)**: Innerhalb eines gegebenen Energieniveaus (z.B. eines bestimmten Orbitaltyps wie s, p, d) tendieren Elektronen dazu, ungepaarte Zustände mit parallelem Spin einzunehmen, um die Gesamtspinquantenzahl zu maximieren. Dies minimiert die elektrostatische Abstoßung zwischen den Elektronen, da ungepaarte Elektronen mit parallelem Spin aufgrund des [[Pauli-Prinzip]]s nicht dasselbe Orbital besetzen können.
2. **Maximale Gesamtspinquantenzahl (Regel 2)**: Wenn mehrere Elektronenkonfigurationen die gleiche Anzahl von ungepaarten Elektronen (und damit die gleiche Multiplizität) aufweisen, ist diejenige mit der höchsten Gesamtspinquantenzahl energetisch bevorzugt.
3. **Maximale Gesamtbahndrehimpulsquantenzahl (Regel 3)**: Für eine gegebene Multiplizität und Gesamtspinquantenzahl ist die Konfiguration mit der höchsten Gesamtbahndrehimpulsquantenzahl am energetisch günstigsten. Dies gilt allerdings nur unter der Bedingung, dass die Schale weniger als halb gefüllt ist. Ist die Schale mehr als halb gefüllt, gilt die Regel mit der geringsten Gesamtbahndrehimpulsquantenzahl.
## Anwendung auf das Eisenatom
Beim Eisenatom füllen 18 Elektronen die unteren Schalen vollständig auf, was die Konfiguration eines Argon-Atoms ergibt. Zusätzlich werden zwei Elektronen zur 4s-Schale hinzugefügt, und die verbleibenden sechs Elektronen besetzen den 3d-Zustand gemäß den Hundschen Regeln. Dies führt zu einer Konfiguration, bei der sowohl der Gesamtspin \(S\) als auch der Gesamtbahndrehimpuls \(L\) des Atoms optimiert werden, um die energetisch günstigste Struktur zu erreichen.
@@ -0,0 +1,22 @@
#class/Ex-IV #QM
Das **Korrespondenzprinzip** in der Quantenmechanik stellt eine Brücke zwischen der klassischen Physik und der Quantenphysik dar. Es besagt, dass die Gesetze der Quantenmechanik in den Grenzen großer Quantenzahlen oder bei Systemen mit großen Massen in die klassischen physikalischen Gesetze übergehen. Dieses Prinzip, ursprünglich von Niels Bohr formuliert, erlaubt es, klassische Konzepte und Intuitionen auf die Quantenwelt zu übertragen, allerdings mit gewissen Anpassungen.
In der Quantenmechanik werden physikalische Größen durch Operatoren dargestellt, die auf Wellenfunktionen wirken, um messbare Eigenschaften (Observable) wie Energie, Impuls und Position zu beschreiben. Diese Operatoren sind mathematische Werkzeuge, die es ermöglichen, die Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Erwartungswerte physikalischer Größen zu berechnen.
Hier sind einige der wichtigsten Operatoren in der Quantenmechanik und ihre korrespondierenden Darstellungen in der klassischen Physik:
1. **Position** $x$: Der Operator für die Position eines Teilchens ist einfach der Ort $x$. In der Schrödinger-Gleichung wird die Position direkt als Variable verwendet. Korrespondierend: $$x \rightarrow x$$.
2. **Impuls** $p$: In der Quantenmechanik wird der Impuls eines Teilchens durch den Operator $\hat{p} = -i\hbar \frac{d}{dx}$ dargestellt, wobei $\hbar$ das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum und $i$ die imaginäre Einheit ist. Dieser Operator wirkt auf die Wellenfunktion, um den Impuls des Teilchens zu ermitteln. Korrespondierend: $$$p \rightarrow -i\hbar \frac{d}{dx}$$.
3. **Energie** (Hamilton-Operator) $H$: Der Hamilton-Operator beschreibt die Gesamtenergie eines Systems und in der Quantenmechanik setzt er sich oft aus dem kinetischen Energieoperator und dem potentiellen Energieoperator zusammen. Für ein Teilchen in einem Potential $V(x)$ lautet der Hamilton-Operator $\hat{H} = -\frac{\hbar^2}{2m}\frac{d^2}{dx^2} + V(x)$, wobei $m$ die Masse des Teilchens ist. Korrespondierend: $$E \rightarrow -\frac{\hbar^2}{2m}\frac{d^2}{dx^2} + V(x)$$.
4. **Drehimpuls** $L$: Der Drehimpulsoperator in der Quantenmechanik ist komplexer als in der klassischen Mechanik und hängt von der Winkelposition und dem Winkelimpuls ab. In kartesischen Koordinaten wird er durch $\hat{L} = -i\hbar(x \frac{d}{dy} - y \frac{d}{dx})$ für die z-Komponente des Drehimpulses repräsentiert. Korrespondierend: $$L \rightarrow -i\hbar(x \frac{d}{dy} - y \frac{d}{dx})$$.
Diese Operatoren und ihre Anwendungen sind zentral in der Quantenmechanik und ermöglichen die Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerten für physikalische Größen. Das Korrespondenzprinzip hilft dabei, die Verbindung zwischen den quantenmechanischen Operatoren und den klassischen physikalischen Größen herzustellen, indem es zeigt, wie die quantenmechanischen Beschreibungen in den klassischen Grenzfall übergehen.
*Folder tags:*
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Quantenmechanik
@@ -7,4 +7,4 @@ Im Kontext des [[Wasserstoffatom]]s und anderer gebundenen Zustände sagt es jed
*Folder tags:*
#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Quantenmechanik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Quantenmechanik
@@ -11,7 +11,7 @@ $$- \frac{\hbar^2}{2m} \vec{\nabla}^2 \psi(r,t) = i \hbar \frac{\partial}{\parti
# Korrespondenzprinzip und vollständige Schrödingergleichung
Das Korrespondenzprinzip besagt, dass die Quantenmechanik in den Grenzfall klassischer Physik übergehen muss. Bei nicht verschwindendem Potential $V \neq 0$ wird dieses als Operator $\hat{V}(x) = V(x)$ betrachtet, was zur vollständigen Schrödingergleichung führt:
Das [[Korrespondenzprinzip]] besagt, dass die Quantenmechanik in den Grenzfall klassischer Physik übergehen muss. Bei nicht verschwindendem Potential $V \neq 0$ wird dieses als Operator $\hat{V}(x) = V(x)$ betrachtet, was zur vollständigen Schrödingergleichung führt:
$$\left(-\frac{\hbar^2}{2m} \vec{\nabla}^2 + V(x)\right) \psi(x,t) = i \hbar \frac{\partial}{\partial t} \psi(x,t).$$
# Messung der Wellenfunktion
@@ -9,4 +9,4 @@ Mit generischen DGLen für die separierten Funktionen.
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#folder-Physikalische-Grundlagen #folder-Quantenmechanik
#folder/Physikalische-Grundlagen #folder/Quantenmechanik

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