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Atomphysik, Kernphysik Radioaktivität - VCDforStudy

Atomphysik, Kernphysik Radioaktivität - VCDforStudy

8.1.1 Grundlagen der

8.1.1 Grundlagen der Atom- und Quantenphysik 8.1 Atomphysik 8.1.1 Grundlagen der Atom- und Quantenphysik 8.1.1.1 Kinetische Gastheorie, Strahlung des Schwarzen Körpers Kinetische Gastheorie, Modellversuch 87 41 160 zur Veranschaulichung der Bewegung von Molekülen und Atomen in einem Gas in Erdnähe. Mit diesem Gerät lassen sich die Parameter Druck, Temperatur und Volumen eines Gases im Versuch variieren und nach den Gesetzmäßigkeiten der kinetischen Gastheorie interpretieren. Säulenförmiger Plexiglasbehälter, in dem das aus Glaskugeln bestehende Modellgas über eine Bewegung des Bodens mehr oder weniger heftig in Bewegung gebracht wird. Der Boden des Behälters wird durch einen Motor mit Exzenter zum Vibrieren gebracht. Diese Vibration überträgt sich auf die Modellmoleküle, die dann in eine aleatorische Bewegung versetzt werden. Folgende Gesetzmäßigkeiten lassen sich veranschaulichen: Boyle-Mariotte’sches Gesetz Gesetz von Gay-Lussac Barometrische Höhenformel Änderung der Aggregatzustände Veränderung des Außendrucks Bestimmung des Innendrucks Geschwindigkeitsverteilung Zusätzlich erforderlich: Kraftmesser, 1N 84 02 230 Experimentierleuchte, Halogen 84 75 440 oder Stroboskop 85 33 460 Transformator und Gleichrichter 85 21 111 Lichtvorhang 85 33 400 Universalzähler und Kurzzeitmesser 85 33 361 Versuchsbeispiel: Strahlung des Schwarzen Körpers Wiensches Verschiebungsgesetz Die Spektralverteilung der Wärmestrahlung von der Wendel einer optischen Leuchte läßt sich mit dem nachfolgend angegebenen Versuchsaufbau messen. Wenn durch eine Änderung der Versorgungsspannung der Leuchte die Temperatur der Wendel erhöht wird, kann eine schwache Verschiebung des Maximums der Verteilung in Richtung der kürzeren Wellenlängen bei zunehmender Temperatur festgestellt werden. Zur Versuchsdurchführung erforderlich: Transformator und Gleichrichter 85 21 111 Optische Leuchte 84 75 440 Linse, f = 50 mm, auf Stiel 84 75 970 Spaltblende verstellbar, auf Stiel 84 76 700 Linse, f = 200 mm, auf Stiel 84 75 990 Prisma 84 76 240 Tisch für Prisma 84 76 130 Thermosäule nach Moll 84 41 300 Spaltblende für Thermosäule 84 96 940 Meßverstärker 85 31 401 Vielfachmeßgerät ESCOLA 10 85 31 160 Tonnenfuß, 0,5 kg 86 11 210 8 - 2

8.1.1 Grundlagen der Atom- und Quantenphysik 8.1.1.2 Lichtelektrischer Effekt, Plancksches Wirkungsquantum Versuchsbeispiel: Messung des Hallwachs-Effekts Zwischen einer Zinkplatte und einem davor aufgestellten Gitter liegt eine hohe Spannung (ca. 220 V). Bestrahlt man die Zinkplatte mit dem Licht einer Quecksilberlampe, so weist der angeschlossene Meßverstärker einen Elektronenstrom nach, wenn die Platte negativ gegen das Gitter aufgeladen wurde. Bei umgekehrter Polung fließt kein Strom. Diese Beobachtungen lassen sich mit dem Austritt von Elektronen aus der Zinkplatte deuten; sie fliegen zum positiv geladenen Gitter. Die Auslösung von Elektronen durch Lichtbestrahlung bezeichnet man als äußeren lichtelektrischen Effekt oder Hallwachs-Effekt. Mit dem hier vorgestellten experimentellen Aufbau läßt sich diese Gesetzmäßigkeit besonders eindrucksvoll zeigen. Gerätebedarf: Quecksilber-Hochdrucklampe, geöffnet 84 73 160 Drossel für Entladungslampen 84 76 892 Sockel für Hochdrucklampe 84 73 170 Anschlußtrafo für 220 V 84 05 340 Steckbaustein II 82 11 213 Drahtnetz, fein mit Steckerstift 84 96 520 Zinkplatte mit Steckerstift 84 96 490 Verlängerungsstifte (2x) 84 96 550 Steckelement Kondensator, 22 nF 16 42 622 Steckelement Diode BY 103 16 46 108 Elektrometer-Verstärker 85 31 407 Steckelement Widerstand, 10 GΩ 16 40 999 Steckelement Widerstand, 1 GΩ 16 40 998 Brückenstecker (4x) 59 00 011 Verbindungsleitungen (6x) Elektrometer-Verstärker Ü 85 31 407 zum vorzugsweisen Einsatz in Übungen und Praktika zur Messung von sehr kleinen elektrischen Ladungen, Strömen und elektrostatischen Spannungen. Ein Operationsverstärker, der je nach Beschaltung als Elektrometerverstärker oder als Verstärker mit einstellbarer Verstärkung arbeiten kann. Die Beschaltung erfolgt über das dafür vorgesehene Sicherheitsbuchsenfeld auf der Frontseite. Dafür werden Steckelemente mit 19-mm- Stiftabstand eingesetzt. Durch das Umschalten eines Kippschalters wird die erste oder die zweite Funktionsart eingestellt. Durch die Betätigung eines Reset-Tasters auf der Frontseite können aufgesteckte Kondensatoren entladen werden. Die Meßelektronik befindet sich in einem Metallgehäuse, um sie gegen Außenfelder abzuschirmen. Das Gerät liefert außerdem eine ± 9 V symmetrische Spannung zur Versorgung externer Komponenten des Versuchsaufbaus. Eingang Widerstand max. Spannung Ausgang max. Spannung Lastwiderstand Betriebsart Elektrometer Verstärker ca. 5 x 10 12 Ω ± 100 V -5,5 ... + 6,0 V ≥ 0 kΩ ca. 1,5 x 10 12 Ω ± 100 V -10 ... + 10 V ô 2 kΩ Verstärkung ACL = 1 AOL = 1 x 10 5 Frequenzbereich Festspannungsausgang Versorgungsspannung 0 ... 5 kHz 0 ... 20 kHz, ACL = 1 0 ... 20 kHz, ACL = 10 0 ... 5 kHz, ACL = 100 ± 9 V; 10 mA 12 V AC; 50 ... 60 Hz 8 - 3

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