Übungen zur Kern- und Materiephysik E-Book

Simone Malacrida

• Herausgeber: Simone Malacrida
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2023

Beschreibung

In diesem Buch werden Übungen zu folgenden physikalischen Themen durchgeführt:
Materie und Festkörperphysik
Kernphysik und subnukleare Physik
Teilchenphysik und fundamentale Wechselwirkungen

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

"Übungen zur Kern- und Materiephysik"

EINFÜHRUNG

PHYSIK DER MATERIE

KERNPHYSIK

TEILCHENPHYSIK

"Übungen zur Kern- und Materiephysik"

SIMONE MALACRIDA

In diesem Buch werden Übungen zu folgenden physikalischen Themen durchgeführt:

Materie und Festkörperphysik

Kern- und Subkernphysik

Physik der Teilchen und fundamentale Wechselwirkungen

Simone Malacrida (1977)

Ingenieur und Autor, hat in den Bereichen Forschung, Finanzen, Energiepolitik und Industrieanlagen gearbeitet.

ANALYTISCHER INDEX

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EINFÜHRUNG

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I – PHYSIK DER MATERIE

Übung 1

Übung 2

Übung 3

Übung 4

Übung 5

Übung 6

Übung 7

Übung 8

Übung 9

Übung 10

Übung 11

Übungen 12 _

––––––––

II – KERNPHYSIK

Übung1

Übung 2

Übung 3

Übung 4

Übung 5

Übung 6

Übung 7

Übung 8

Übung 9

Übung 10

Übung 11

Übung 12

Übung 13

Übung 14

Übung 15

Übung 16

––––––––

III - TEILCHENPHYSIK

Übung 1

Übung 2

Übung 3

Übung 4

Übung 5

Übung 6

Übung 7

Übung 8

Übung 9

Übung 10

Übung 11

Übung 12

Übung 13

Übung 14

Übung 15

Übung 16

Übung 17

Übung 18

EINFÜHRUNG

In diesem Arbeitsbuch werden einige exemplarische Probleme aus der Physik der Materie (einschließlich der Festkörperphysik) und der Kern- und Teilchenphysik bearbeitet.

Diese Disziplinen werden in der Regel auf Universitätsniveau in weiterführenden Physikkursen behandelt.

Aus diesem Grund richten sie sich nur an diejenigen, die bereits über ein fortgeschrittenes Verständnis sowohl mathematischer Analyseprobleme auf Universitätsniveau als auch der physikalischen Theorien verfügen, die zum Verständnis der vorgeschlagenen Übungen erforderlich sind.

I

PHYSIK DER MATERIE

Übung 1

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Ein Lichtstrahl trifft auf eine Ampulle, die Wasserstoffatome enthält, alle im ersten angeregten Zustand 2s.

Diese Atome sind vollständig ionisiert.

Welche Energie haben die einfallenden Photonen, wenn die kinetische Energie der photoemittierten Elektronen 10,7 eV beträgt?

Beschreiben Sie das beobachtete Absorptionsspektrum, wenn die einfallende Strahlung ein flaches Spektrum bis 14,1 eV hat.

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Für die Energieerhaltung gilt, dass die Energie der einfallenden Photonen plus der Energie des Elektrons im 2s-Zustand gleich der kinetischen Energie des emittierten Elektrons sein muss.

Das 2s-Elektron hat eine Energie:

Und daher ist die Energie der einfallenden Photonen:

Das Spektrum weist an den Übergängen zwischen 2s und nachfolgenden Zuständen eine Reihe dunkler Linien auf.

Oberhalb von 3,4 eV, der Schwelle für Übergänge in Kontinuumszustände, ist ein schwarzes Band zu sehen.

Übung 2

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Das Spektrum des HI-Moleküls hat Linien, die durch 13,1 /cm getrennt sind.

Wie lang ist die molekulare Bindung, wenn man weiß, dass die Masse 126,9 amu beträgt?

Für welchen Energiewert liegt die maximale Intensität im Absorptionsspektrum des Moleküls bei 300 K?

––––––––

In einem Rotationsspektrum sind die Linien durch Energieintervalle getrennt, deren Amplitude gleich der doppelten Rotationskonstante ist, die mit dem Trägheitsmoment verbunden ist:

Deshalb:

In unserem Fall haben wir: